長梁類鋁合金結構件的數控加工工藝設計畢業論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 出現問題及時記錄，回饋給工藝人員，工藝人員及時優化改進工藝方案。對典型長梁類單邊結構件來說,不對稱去除材料導致的工件內切削應力的不對稱釋放對變形的影響最大，因此本文也主要在工藝結構設計，切削工藝方案上著重分析。長沙：中南大學出版社。中國機械工程，2022【5】陳創明。中國商飛上海飛機制造有限公司、上海交通大學機械與動力工程學院，2022【9】張晶。鋁合金薄壁件數控銑削加工變形實驗與分析。在此設計者對高曉琴老師表示最由衷的感謝。薄壁零件高速銑削的振動問題分析。飛機鋁合金結構件數控加工變形分析與控制。南京航空航天大學機電學院，2022【8】張烘州、戎斌、陳杰、明偉偉。北京：機械工業出版社，1978【4】王志剛、何寧、武凱等。參考文獻【1】王祝堂、田榮璋。中央電大畢業設計(論文)第四章 本章小結隨著現代航空航天器性能要求的不斷提高,許多骨架結構件尤其是主承力結構件(如航空航天器的大梁、隔框、壁板、翼肋等)普遍采用由大型整塊毛坯直接/ 挖空而加工成復雜槽腔、筋條、凸臺和減輕孔等整體結構件,材料切除量可達 90%~95%.比如我們選取的此類長梁類結構件，通常包括薄的腹板和由垂直于腹板的薄壁筋板包圍的開放格槽,一般具有單邊特征,如圖三所示,主要采取高強鋁合金預拉伸厚板加高速銑,因材料性質、工件毛坯的初始應力狀態、加工工藝方案及結構件幾何特征導致加工時容易產生明顯的應力釋放引起變形和切削振動。再有粗加工去除大余量過后，沒有合理的時效，釋放切削應力，會造成加工完后一段時間內再次變形，也需要注意。定 梁五坐標主軸中央電大畢業設計(論文)六、工藝裝夾的方式裝夾在加工中也占據著很重要的位置，合理有效的裝夾方式，可以有效的增強剛性，抑制震動。刀具后角，適當減小后角對振動的抑制具有一定的效果。立式和龍門式是使用最廣泛的，這里我們選擇定梁式龍門式五坐標高速數控設備（圖十四），龍門銑自身穩定性好，精度高，設備震動對被加工結構件影響小。下斷，刀具直徑 12mm~8mm，底角 R1，徑向切深 50%直徑，軸向切深＜1mm，切削進給量 1000mm/min。徑向切深通常選取 50%刀具直徑即可，軸向切深與刀具直徑、切削方式，主軸轉速和進給量有關一般認為，引至文獻 【17】 切削速度越高，激振頻率則越高，特別在高速切削情況下，激振頻率遠高于工藝系統的固有頻率，因此工藝系統振動小。裝配用定位工藝銷孔要求公差一般在177。顫振的產生會是由模態耦合顫振理論及不同材料、刀具引起切削力變化而產生的顫振等。圖 十二 塞尺，不入中央電大畢業設計(論文)第二章 加工剛性的影響因素分析及解決方案第一節 加工剛性的影響因素分析金屬切削加工中會因為剛性差而產生振動，這是一種十分有害的現象。我們研究的長梁類結構件，毛坯總量約 30kg，圓弧進刀中央電大畢業設計(論文)而最后的成品重量僅為 ，見下圖圖 八從結構件自身剛度入手，增強剛度抑制一部分變形，在結構件的自身幾何結構上，其不對稱的特征引起的變形，我們通過套材方式及工藝凸臺進行結構補充，讓其完整，成為近似對稱結構，即達到對稱銑削，并且工藝凸臺的增設可以增強其自身剛度，從而抵消其因不對稱的幾何結構引起應力變形，增設的工藝凸臺如圖九所示，圖 九采用套件的方式，增設中間的工藝凸臺，讓結構件成為近似對稱的結構，補償半框面一側沒有的外形面，這樣在外形方向（圖四）的變形將被抵消；并且工藝凸臺會增強結構件自身的剛度，在有凸臺的一面去除大余量過后，會減少腹板方向（圖四）的變形。在文獻 【15】 中提出殘余應力管理技術（RSM），從不同的角度討論減小殘余應力的方法，對于刀具前角，該文指出，前角每增加 1 度，切削溫度及切削力會降低10%。切削加工過程引起的應力與毛坯制造的殘余應力在同一數量級上，但是只限于加工結構件表面，加工后零件內的殘余應力釋放導致變形，我們從加工設備上，選擇工作穩定性好的高速切削設備，主軸轉速 20220 轉以上，切削速度 8000mm/min以上，軸向切深可達到 4mm，徑向切深可達到 50%刀具直徑，并且加工前要對主軸進行充足的預熱，使其達到平衡狀態，這里高速主軸熱變形會導致主軸伸長，刀具也會受熱伸長，就會導致工件尺寸超差，故高速主軸預熱很必要。通過文獻 【12】 得知，對于此類結構件，不對稱結構導致不對稱去除毛坯造成的殘余應力不對稱釋放對變形的影響遠大于其他原因的影響，因此我們也主要研究殘余應力對變形的影響及如何應對。某型號航空航天器所采用的鋁合金材料的的彈性模量約為70~73MPa，約為鋼的 1/3。航空航天器常規表面質量要求粗糙度 ，部分有配合關系的部位或是關鍵受力部位等表面質量要求粗糙度 ，所以我們此次研究需要保證最低標準表面質量粗糙度。整體結構件體積大、剛度差、易變形、加工質量和精度很難控制。最后作其它相關因素的分析和解決，并作必要的說明。設計(論文)的研究成果歸屬學校所有。可見，鋁合金仍然是航空航天器中不可或缺的主要材料。依次針對性尋找解決方案，逐個突破，最終成功解決變形和加工剛性的問題。從鋁合金材料本身的特性方面來看，為獲得理想的強度，鋁合金毛坯板材必須經過軋制、固溶、拉伸、時效等一系列工藝流程，在這些過程中因存在不均勻的溫度場和不均勻的彈塑性變形，板內產生了殘余應力，毛坯初始殘余應力以及切削加工過程中強熱力耦合作用下產生的殘余應力，在重新分布后造成整體結構件整體變形。當刀具進行切削加工時，會出現‘過切’或‘欠切’現象，從而造成工件表面幾何誤差變形，對于剛性較差的薄壁結構件，裝夾是引起加工變形的一個重要因素。在其材料成型、熱處理、切削過程等，都會形成不均勻的殘余應力。表層的收縮受里層的牽制，因而表層存在張應力，里層存在壓應力），并在去除大2mm 塞尺，可入中央電大畢業設計(論文)余量材料加工后進行充分的時效，釋放掉耦合作用下的殘余應力，即可有效消除大部分殘余應力，控制變形。下圖黃色線即為圓弧進刀，且進刀角度＜10176。從裝夾方式上，初始的方式采用普通的墊板和壓板進行裝夾，普通的墊板不能跟隨結構件的結構特征進行有效的支撐，壓板的壓緊力大小、不平均都會影響加工狀態，造成變形，還會對加工造成干涉，影響加工效率。為減小振動，有時不得不降低切削用量，使機床加工的生產效率降低。腹板 振紋緣條內形振紋中央電大畢業設計(論文)第二節 剛性影響因素的解決方案一、工藝結構設計主要針對結構件本身結構不對稱，不規則，結構件自身剛度較弱，引至文獻 【17】 ，設備轉速在 10000 轉以上，激振力頻率遠高于設備工藝系統固有頻率，通過對薄壁結構件的切削實驗，發現壁厚較大時（≥3mm），基本上不會發生切削振動，隨著壁厚變薄，振動發生幾率越來越大。留余量過少時，精加工第一面時，底面余量過少會造成剛性不足，引起震動。中央電大畢業設計(論文)此長梁類型結構件如果選用低速設備（主軸轉速 3000 轉/min 以下），粗加工，刀具直徑 30mm，底角 R3，徑向切深可以選取 15mm，軸向切深 5mm，切削進給量 3000mm/min。清內形轉角，刀具直徑 12mm~6mm，底角 R3，徑向切深可以選取＜，軸向切深 2mm，且最后一層需要＜1mm，切削進給量 6000mm/min。粗加工選取大直徑刀具，切削效率高，滿足粗加工時，剛性好，可以大余量快速去