2124铝合金薄壁结构件加工变形控制技术研究

摘要

铝合金薄壁结构件具有降低飞行器自身结构重量，提高其机动性、携带负载能力等突出优势。但由于铣削加工的铝合金整体结构件其材料去除率高、多薄壁结构、刚性较差，在加工过程中零件易产生加工变形，使零件难以达到设计要求，甚至成为废品。
　　本文通过仿真分析探究切削参数、走刀路径、装夹条件以及加工顺序对铝合金薄壁结构件加工变形的影响，以尽量少的铣削试验实现对加工变形结果的预测，对铝合金薄壁结构件加工变形的控制研究具有理论与实用价值。
　　本文完成的主要研究工作如下:
　　（1）基于Abaqus仿真软件，结合“单元生死”技术，并采用Python语言编写了单元网格集合自动定义脚本程序，提高了建模效率。实现了工件材料跟随刀具轨迹被依次切除，并对施加切削力的铝合金薄壁结构件进行铣削加工模拟。
　　（2）针对三种典型的薄壁局部结构，采用不同切削参数组合，开展了仿真试验，研究了切削参数对工件变形量的影响规律，优选了切削加工工艺参数；采用优选工艺参数，研究了不同走刀路径对零件加工变形的影响，进一步优化了切削工艺；开展了优化工艺条件下的切削实验，验证仿真试验结果的可靠性。
　　（3）针对铝合金薄壁结构典型零件，设计了装夹方式，并利用仿真分析方法，研究了装夹条件与加工顺序对加工变形的影响，获取了优化的装夹方案与加工顺序，有效地控制了薄壁结构件的整体加工变形。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 结构件变形原因

1.3 结构件加工变形控制研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 有限元仿真分析关键技术研究

2.1 工件材料的切除及切削力的加载

2.2 基于Python语言的Abaqus有限元仿真软件二次开发

2.3 本章小结

第三章 薄壁结构件局部加工变形仿真分析

3.1 有限元仿真分析模型构建

3.2 铣削力回归方程

3.3 毛坯初始残余应力的施加

3.4 局部变形切削工艺仿真优化分析

3.5 试验验证

3.6 本章小结

第四章 薄壁结构件整体加工变形仿真分析

4.1 有限元仿真模型构建

4.2 装夹方案仿真优化分析

4.3 结构件加工顺序仿真优化分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

攻读硕士学位期间发表（录用）论文情况