复杂薄壁支架零件精密加工工艺研究

摘要

航空航天、国防等领域的大力发展促进了小型复杂薄壁结构件的广泛应用，同时对该类零件的加工质量也提出了较高要求。本文针对2A12铝合金薄壁支架零件加工难点从材料加工机理、切削参数合理选择和工艺路线规划等方面对其加工工艺进行了系统研究，为此类零件的加工提供了技术支持，具有广阔的应用前景和重要的实际意义。
　　通过对铣削及钻削过程的理论分析，将铣削加工应用于制孔过程，并采用扫描电子显微镜对高速切削表面形貌进行观察与分析，得到已加工表面的形成机理和表面形貌的典型特征。采用单因素试验法、正交试验法对2A12铝合金材料进行了铣削加工试验。通过对单因素试验结果分析得到了表面粗糙度和铣削力随切削参数（切削速度、每齿进给量、背吃刀量）的变化规律，正交试验结果分析得到了影响表面粗糙度和铣削力的重要效应因素。并从直观分析结果得到了获得最小表面粗糙度、最小切削力的切削参数组合，采用偏最小二乘回归法建立了表面粗糙度和铣削力关于切削参数的数学预测模型，并通过切削试验进行了验证。
　　最后应用上述研究成果，结合装夹方案设计、走刀路径优化分析等工作进行了三轴集成复杂薄壁典型结构件的高质量切削加工，质量检测结果表明工件的表面粗糙度、形位精度和尺寸精度均达到了技术要求，为此类材料的其它复杂薄壁结构件的精密加工提供了指导作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 薄壁件加工的研究现状及发展趋势

1．2．1 切削力的研究

1．2．2 切削表面粗糙度的研究

1．2．3 薄壁件加工技术研究

1．3 课题来源与主要研究内

1．3．1 课题来源

1．3．2 论文的主要内容

2 2A12 铝合金铣削及毛刺形成机理研究

2．1 2A12铝合金材料立铣表面形成机理

2．2 制孔毛刺形成机理

2．2．1 试验方法

2．2．2 试验结果及分析

2．3 本章小结

3 高速铣削表面粗糙度研究

3．1 表面粗糙度单因素试验

3．1．1 单因素试验条件

3．1．2 单因素试验设计

3．1．3 切削参数对表面粗糙度的影响

3．2 表面粗糙度正交试验

3．2．1 正交试验设计及结果

3．2．2 正交试验结果极差分析

3．2．3 正交试验结果方差分析

3．3 表面粗糙度预测回归模型

3．4 本章小结

4 高速铣削力研究

4．1 试验条件

4．2 单因素试验方案设计及结果

4．2．1 切削速度对铣削力的影响

4．2．2 每齿进给量对铣削力的影响

4．2．3 背吃刀量对铣削力的影响

4．3 正交试验方案设计及结果

4．3．1 正交试验结果极差分析

4．3．2 正交试验结果方差分析

4．4 铣削力回归预测模型

4．4．1 铣削力预测模型的建立

4．4．2 铣削力预测模型的验证

4．5 本章小结

5 三轴支架零件加工工艺

5．1 零件结构特点

5．2 切削稳定性模态分析

5．2．1 薄壁支架零件模态分析过程

5．2．2 建立模型

5．2．3 加载求解和扩展模态

5．2．4 模态结果分析

5．3 零件的装夹

5．4 走刀路径优化

5．4．1 刀具切入方式的优化

5．4．2 刀具抬刀点优化

5．4．3 刀具结构优化

5．4．4 圆角处刀具轨迹优化

5．5 刀具及切削参数的确定

5．6 零件的加工

5．7 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况