薄壁零件加工变形分析及工艺实验

摘要

由薄型板壳和加强筋条等结构构成的各种薄壁零件,与传统零件相比具有质量小、强度大、造型美观等优点,在实际工程中得到越来越广泛的应用。考虑到其轻量化的要求,生产中常常采用密度较低的铝合金、钛合金等材料。由于薄壁结构的相对刚度低、加工工艺性差,因此,在加工过程中,切削力、装夹力、切削振颤等因素极易引起薄壁结构的变形、失稳以及振动,使得其制造难度大。其中,加工变形严重地影响着航空薄壁件的加工精度和质量,阻碍着航空航天制造业的发展。因此,有必要开展对薄壁结构切削加工变形控制方法的研究,以期获得理论与工程应用的价值。
　　本文以中国航天科工集团某单位的大型薄壁筒状零件为研究对象,结合当前薄壁零件领域国内外加工工艺的现状,对其加工方法和工艺的选择进行了详细分析,并应用三维建模软件创建了薄壁零件的三维模型,根据其加工工艺进行加工仿真。
　　建立了大型薄壁筒状零件的热-结构分析的有限元模型,通过模态分析找到零件的薄弱环节;并根据理论计算得到铣削加工的切削力,将其作为结构动力学分析的载荷,通过谐响应分析得到不同切削频率下工件的最大变形,为切削工艺参数的选择提供可靠理论依据;
　　根据切削热生成公式计算得到薄壁零件在特定加工工艺参数下的热流密度,然后计算了薄壁零件的加工温度场分布,并以此温度场为载荷得到了零件加工过程的热变形;
　　基于理论分析和有限元仿真,优化选择了大型薄壁筒状零件的加工工艺和参数,对其进行了加工实验研究和加工精度检测,满足设计要求。

目录

薄壁零件加工变形分析及工艺实验

RESEARCH ON DEFORMATION OF THINE-WALLED PARTS IN PROCESSING AND PROCESS EXPERIMENT

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的意义

1.2 国内外加工变形的研究现状

1.2.1 影响加工变形的主要因素

1.2.2 加工变形控制的国内外研究现状

1.2.3 加工变形的分析方法

1.3 课题主要研究的内容

第2章 薄壁零件的建模和加工过程的热变形分析

2.1 引言

2.2 薄壁零件的结构分析

2.2.1 薄壁零件的分类

2.2.2 薄壁零件的几何建模及简介

2.3 热-结构分析的有限元模型

2.4 热载荷的计算

2.5 温度场的分析结果

2.6 热变形分析结果

2.7 本章小节

第3章 薄壁零件的加工过程的动力学分析

3.1 引言

3.2 薄壁零件的有限元模型

3.2.1 薄壁零件的材料特性

3.2.2 有限元模型

3.3 薄壁零件的模态分析

3.3.1 模态分析简介

3.3.2 载荷与边界条件

3.3.3 模态分析结果

3.4 薄壁零件加工过程的谐响应分析

3.4.1 切削力载荷的计算

3.4.2 载荷和约束的施加

3.4.3 谐响应分析结果

3.5 本章小节

第4章 薄壁零件加工工艺分析

4.1 引言

4.2 薄壁零件加工工艺的确定

4.2.1 铣削加工顺序

4.2.2 薄壁件的粗加工工艺参数的选择

4.2.3 薄壁零件的精加工工艺参数的选择

4.2.4 加工工艺

4.3 本章小结

第5章 薄壁零件加工实验研究

5.1 引言

5.2 薄壁零件的加工

5.3 零件检测结果

5.4 本章小节

结 论

参考文献

致 谢

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