長梁類鋁合金結構件的數控加工工藝設計畢業論文-預覽頁

　

【正文】 市級電大: 四川省電大直屬學院 專 業: 機 電 一 體 化 年 級: 2022 年 9 月 學 號: 1251001250778 指導老師: 高 曉 琴 中央電大畢業設計(論文)四 川 電 大 畢 業 設 計(論文)誠 信 承 諾 書本人慎重承諾和聲明：所撰寫的《長梁類鋁合金結構件的數控加工工藝設計》是在指導老師的指導下自主完成，文中所有引文或引用數據、圖表均已注解說明來源，本人愿意為由此引起的后果承擔責任。進而確定了總體加工方案，并進行分析研究并解決。關鍵詞：鋁合金，變形，剛性，加工方案。加工中由于剛性差引起的共振同樣影響著結構件的加工穩定性，影響表面質量，還可能造成內部缺陷（裂紋等），刀具極易磨損(甚至崩刃) ，機床連接受到破壞，嚴重時甚至使切削加工無法繼續進行；振動中產生的噪音也將危害操作人員的健康。圖 一二、 主要內容　大型結構件的加工變形問題，涉及力學、材料成形加工、切削加工和機械制造多個中央電大畢業設計(論文)學科領域，本工藝研究從引起變形的因素入手分析，采用理論建模、和實驗驗證相結合的方法分析和對比數控加工中零件變形情況。經過預拉伸應力釋放，則應力降低，分布會更復雜，在整個厚度內從壓到拉反復變化幾次，見圖二，引至文獻 【12】 。并且內部要求不允許有缺陷（裂紋），這都是需要通過控制加工共振來保證的。如圖一所示，某型號航空航天器典型長梁類結構件，一端有凸臺，一面是全框面，一面是半框面，具有單邊特征。其彈性模量小、屈強比大，在切削過程中極易產生回彈。這里主要分析內應力分布、幾何結構、刀具切削及裝夾方式對加工變形的影響，一中央電大畢業設計(論文)般采用高強鋁合金預拉伸厚板和數控加工，在實際加工中，因材料性質，毛坯的生產殘余應力，加工工藝及零件集合特征導致加工時易產生明顯的殘余應力釋放引起的變形，目前因控制變形而采取的保守的加工方法（增加校正工序等），降低了加工效率和提高加工成本。據最原始的加工數據，粗加工去除大余量過后，結構件會按圖二所示方向變形超過2mm（下圖所示，圖中塞尺為 2mm），只有安排校正工序來滿足后續加工，加工出合格結構件。此類薄壁結構件去除材料改變了內殘余應力釋放和重新分布引起的變形。以較快的速度切削，縮短加工時間，切削區的熱量來不及傳給工件，所以不部分熱量留在鋁屑中，由鋁屑帶走，工件基本不受切屑熱的影響，也就消除了切削熱帶來了的應力變形。彈性變形趨于復原，但受到表層金屬的牽制，因而在表層造成應力狀態。圖 六在加工方法上，程編刀具的軌跡要避免重復，避免刀具碰傷已加工變形的切削面；框面的粗加工，要選擇層優先，應力得以均勻釋放；進退刀方式應采用斜向或圓弧，并且角度＜10176。預先加工也是行之有效的工藝方法。下圖為實驗件，按我們工藝設計的結構，為對稱設計，使用 20220 轉高速設備工藝凸臺工藝凸臺工藝凸臺沉頭螺釘毛 坯工 件中央電大畢業設計(論文)加工，采取快速切削。設計專用工裝（圖四）可以對結構件進行有效的支撐，增強結構件自身剛度，控制變形的同時也增強加工剛性，提高加工質量和加工效率。從設備的安裝開始，隔震地基、傳動系統缺陷等等。引至文獻【17 】 ，加工設備受迫振動占 50%~60%，自激振動占 30%~40%。下圖為腹板振紋及緣條內形振紋。 二、加工方案的準備結構件能否順利加工成型，合理的加工方案很重要，加工方式、方法，工序的安排，粗加工余量控制，是否需要半精加工，怎么樣剛性最好，震動最小，如何保證尺寸，達到設計要求。 以內，所以這個工藝孔的加工需要安排在半精加工或精加工后，切削基本完成，這樣不會再產生更多切削應力而使孔位變化。精加工先加工外形面，滿足型面測量的需求后，再進行內形面的精加工，內形面先加工側壁，這時腹板面有足夠的強度拉住側壁，而腹板面會由工藝凸臺或工藝支撐來增強剛性。但是，隨著薄厚越來越小，剛性下降，會誘發切削振動，因此，對于薄壁結構件，在保證加工效率的前提下，首選高速切削方式，以原理工藝系統的固有頻率。切削進給量 2022mm/min。此長梁類型結構件如果選用高速設備（主軸轉速 20220 轉/min 以上），粗加工，刀具直徑 32mm，底角 R3，徑向切深可以選取 16mm，軸向切深 4mm，切削進給量 8000mm/min。切削進給量 6000mm/min。五坐標高速切削可以快速一次性加工完全部開角部位和閉角部位，縮短加工時間，較少切削應力，提高加工效率。刀具的幾何參數中的螺旋角過小，在側壁切削中，沖擊力過大，不利于側壁的切削，因此，刀具的螺旋角一般選 30176。關于刀具底角 R 的選擇，R 值越大，切削越鈍，震動大，但刀具壽命長，R 值越小，切削越鋒利，震動越小，但刀具壽命短。液 壓 刀 柄 內 存 在 有 高 壓 油 液 壓 力 ， 當 刀 具 被 夾 緊 時 ， 內 藏 的 油 腔 結 構 及 高 壓 油 的存 在 大 大 地 增 加 了 結 構 阻 尼 ， 可 有 效 防 止 刀 具 和 機 床 主 軸 的 振 動 。如下圖所示圖 十五我們經過試驗件的實驗數據總結，設計專用的工裝墊板。不同規格的鋁合金材料也同樣存在這樣的問題，如 7045 和 7075，同理也需要作好記錄。二、工具主要集中在刀具上，刀具在加工過程中可能會因為壽命，加工余量不合理，主軸轉速和切削進給不協調等問題導致損壞，如果操作人員沒有及時發現，損壞的刀具會產生積削瘤，造成更多的切削熱，擠壓加工區域，還可能損壞刀套，嚴重損壞加工設備。再有設備故障，粗加工時停機時間過長，精加工時異常震動，冷卻液系統失靈，切削堆積未及時排出，也同樣會對加工變形和剛性造成影響。 之前控制變形通常采取保守的措施（較低切削參數，增加校正工序），增加成本，延長加工周期，降低了加工效率。而采用高速切削加工技術，選擇合理的刀具參數，優化工藝方案，對結構件進行合理工藝結構設計、合理的工藝裝夾方式等都將是變形、振動控制最有效的策略。鋁合金及其加工手冊。上海：上海科學技術文獻出版社。薄壁結構件加工變形分析及控制方案{J}。金屬切削加工中的振動分析及控制途徑。航空鋁合金整體結構件數控加工變形控制現狀分析。解決鋁合金加工變形的方法。 北京航空航天大學機械工程及自動化學院、成都飛機工業（集團）有限責任公司制造工程部，2022【13】曹巖、白瑀、何永強、李云龍。哈爾濱工業大學 材料科學與工程學院，2022【15】Louis Caldarera Jr. Stress Management Cutting Tool Engineering，1996，48（2）【16】何理瑞。鹽城工學院 優集學院，2022中央電大畢業設計(論文)致謝在本次工藝設計中，高曉琴老師在方案確定、結構設計、剛度分析、參數選擇等方面給予了多次指導，使本次工藝設計能夠順利完成，提高了設計者對鋁合金材料加工特性的認識，學習到鋁合金切削的相關知識，特別是掌握工藝結構設計要領，理論聯系實際，提高了實際工作能力，為以后更好的工作打下了堅實