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整体薄壁结构件残余应力预测与铣削加工变形研究

航空整体薄壁结构件的加工变形问题是一直困扰航空制造业的技术难点之一,实现薄壁结构件加工变形的预测和控制具有重大的理论意义和工程应用价值。为此,本文以航空铝合金7075-T7为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要原因,采用有限元模拟、实验验证等手段研究了航空铝合金毛坯板材的淬火、残余应力的拉伸消除以及整体薄壁件的铣削加工过程。首先,鉴于残余应力是引起加工变形的重要因素,本文为得到整体结构件的初始状态,运用准耦合方法对淬火过程中的温度场和应力场进行了模拟;预测了淬火冷却过程中毛坯件表层和心部温度的变化规律以及在冷却过程中所产生的极大的温度梯度;模拟了淬火过程中残余应力的变化趋势以及淬火后最终的三向残余应力分布情况;对模型中间截面淬火后残余应力以及弹性和塑形应变分布进行了分析,通过分析再次验证了淬火残余应力的产生原因。其次,模拟了拉伸法消除淬火残余应力的整个过程,并分析了拉伸法对毛坯件残余应力以及塑性变形的影响。针对不同拉伸量情  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

北华航天工业学院
北华航天工业学院

整体盒类薄壁结构件铣削加工变形控制研究

随着航天产品设计理念的更新,大量的整体盒类薄壁结构件应用在航天产品上。整体盒类薄壁结构件,其结构形状复杂,整体刚性差,加工容易变形,尺寸稳定性难以控制,已成为制约国防武器装备和运载火箭制造生产的突出问题。对其数控加工变形模拟预测与实验研究均有很高的难度。本课题从加工变形的主要来源出发,对影响工件加工变形的主要因素分析,并对整体盒类薄壁结构件铣削加工变形预测与控制进行深入研究,进而拟定优化的工艺过程,最大程度的控制工件变形,提高工件加工精度。首先对预拉伸铝合金板材内部残余应力的测量方法进行研究,找出适合板材残余应力测量的方法。应用剥层法理论公式和试验获得材料内部残余应力分布和每层材料上的残余应力数值。在有限元理论的基础上,研究铣削加工有限元模拟的关键技术,进行铣削力测量试验,建立铣削加工有限元模型,为模型进行网格划分并设置边界条件。通过有限元法中的生死单元技术模拟工件铣削加工,并进行试验验证模型的正确性。其次对铣削加工中常见的几种...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

复杂薄壁结构件铣削加工变形有限元模拟及装夹布局优选

汽车主模型检具(Cubing)是用铝合金根据三维数模以1:1的比例通过铣削加工制成的模型,在新车型前期研发和后期质量控制中发挥着极为重要的作用。它既要匹配整车,又要匹配零件,因而制造精度要求非常高。主模型中许多零件属于铝合金复杂薄壁结构件,由于刚性差,在铣削加工过程中容易发生加工变形,导致加工误差;实际加工时,为增加系统刚度,控制加工变形,工程师凭据经验密集地布置工艺辅助支承,因而工件装夹须占用大量时间和精力。本文针对汽车主模型检具复杂薄壁结构件在铣削加工过程中存在的加工变形较大和装夹时间较长等问题进行了系统研究,为铣削力的计算、加工变形预测和装夹布局优选提供了理论依据。主要研究内容如下:1、通过铣削力测量实验得出常用铣削参数组合对应的铣削力数值,并采用四因素四水平正交试验法设计试验方案,运用正交回归分析方法建立球头铣刀铣削力经验公式,同时介绍了通过铣削过程物理仿真有限元模型预测铣削力的方法。2、以铝合金简单薄壁件为例,对铣削过...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

《科技创新与应用》2017年01期
科技创新与应用

铣削加工精度影响因素分析及控制措施

前言铣削加工是在机械加工中应用较多的一种加工形式,其多应用于平面加工中,相较于磨削加工,铣削加工的加工效率高且能够完成更为复杂结构的加工。但是在铣削加工的过程中其会受到机床自身、工件材质、刀具等多种因素的影响从而造成工件铣削加工的加工精度无法满足精度要求,做好铣削加工中的影响加工精度的各影响因素的分析并采取相应的应对措施是机械加工中需要注意的问题。1影响工件铣削加工精度的因素分析1.1铣削加工中工件振动对加工精度所造成的影响铣削加工中的振动主要是由于铣削加工过程中的断续加工的加工特点以及铣削加工方式和机床的刚性等方面的原因所导致的,铣削加工过程中的振动将会对铣削加工的加工精度及加工表面的光洁度产生极大的影响。在铣削加工的过程中由于铣刀是多刃刀具,其在铣削的过程中各刃会断续的切入到待加工工件的表面从而导致在铣削的过程中工件所承受的铣削力在不断的变化进而引起工艺系统的周期性的振动。当逆铣时铣刀在切入工件表面时会产生一段滑移的距离,会...  (本文共1页) 阅读全文>>

《信息记录材料》2017年05期
信息记录材料

基于普通立式铣床加装横向铣削装置的研究

在零件生产加工过程中,对于有平面度要求的较大外部平面,通常采用在立式或卧式普通铣床上安装端面铣刀进行加工,不但加工精度达标,加工效率也较其它方法更高。我单位承接较大批量的支架工件如图1、图2所示,拟对零件内部三个垂直面进行加工,三个面的垂直度和平行度都有较高要求。此类凹型零件由于内垂直面积较大,如采用卧式铣床装端面铣刀恐加工不到,如采用立式铣床装圆柄立铣刀加工,不但效率低,而且刀具长度往往不够,且刀具刚性得不到保证,如采用插床加工,同样有“让刀”现象,表面质量将很难达标,以上所列几种加工方法,预估一个班只能生产几件左右,合格率不高,工作效率低。图1支架实物图图2支架零件图(部分)1问题的分析如零件图纸所示,该零件材料为A3铸钢,长825mm,高270mn,厚度一端230mm,另一端270mm。A面是第一基准面可提前加工好,B面和C面(两处)与A面的垂直度均为0.05mm;B面是第二基准面,两C面与B面的平行度也为0.05mm,表...  (本文共4页) 阅读全文>>

《现代制造技术与装备》2017年08期
现代制造技术与装备

一种飞锤铣削加工气动夹具的研究

在飞锤铣削加工过程中,经常会遇到一些相对难的加工零件。若是处理的不好,将会影响飞锤铣削加工的质量。因此,在飞锤铣削加工过程中,加强对特殊结构的调整,将气动夹具作为重点应用的一项工具,通过良好的加紧力,保证飞锤铣削加工的稳定性和加工质量,提升加工效率,从而为行业发展提供重要的支持。1气动夹具技术分析1.1技术分析在飞锤铣削加工过程中,气动夹具具有重要作用。在气动夹具加工过程中,主要是迅速紧固工件,使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置,是机械加工不可缺少的部件。同时,机床加工工件时,为了保证工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等,加工前一定要使用气动夹具对其结构进行一定的了解和掌握,如图1所示,以保证整个加工过程处于安全、稳定的状态。1.定位薄型气缸;2.夹具底板;3.内六角圆柱头螺钉;4.六角薄螺母;5.气缸Z型支架;6.移动定位菱形销;7.圆柱螺旋压缩弹簧;8.轴用弹性挡圈;9.内螺纹圆柱...  (本文共2页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2017年19期
振动与冲击

高速电主轴铣削稳定性研究

高速加工是国际机械制造业最热门的研究课题之一[1],高速电主轴作为高速数控机床的核心功能部件,其切削稳定性能直接影响高速加工的质量。铣削是电主轴最常应用的加工方式,对高速电主轴铣削稳定性能的研究十分必要。高速电主轴系统动力学特性对其铣削稳定性能产生直接影响,许多学者建立了电主轴轴承-转子动力学模型,研究了系统的刚度、固有振型、固有频率和动态响应等特性。Terman等[2]以简单的欧拉梁理论为基础,将轴承等效成定刚度弹簧,运用有限差分方法求解了轴承-转子系统的动力学方程。Sharan等[3]建立同样的模型,并运用有限单元法分析了轴承转子系统在随机载荷作用下的动态响应。考虑入陀螺力矩和离心力载荷的影响,Shin[4]分析了高速角接触球轴承的“软化”现象,而这种现象会导致轴承-转子系统第一阶固有频率的下降[5-7]。Nelson[8]应用考虑入剪切效应和陀螺力矩效应的Timoshenko梁理论,结合有限元方法,建立了Timoshenk...  (本文共8页) 阅读全文>>