長梁類鋁合金結構件的數控加工工藝設計畢業論文(完整版)

　　

【正文】 除。有時候為了在效率和成本取得平衡，多數時候都底角 R 值，選擇 R3。實驗件加工狀態如下圖，證實此工藝方案設計選擇有效。也可能在刀具裝夾時候，導套沒有裝緊，松動，或是沒裝正，沒有做動平衡測試，都導致刀具切削過程中震動過大，影響加工剛性。加工中的振動對鋁合金切削影響很大，我們通過控制工藝方案，切削參數，刀具選擇，裝夾方式等有效減少和抑制振動，通過試驗件的加工驗證我們的工藝設計。2022 中央電大畢業設計(論文)【2】孟少農。高速銑削穩定性及將變形研究（碩士學問論文）。減少航空鋁合金零件加工變形的途徑。西安工業大學機電工程學院、西安交通大學機械工程學院，2022【14】李雪春、楊玉英、王永志、包軍。也感謝在本次設計中給予幫助的所有老師和同學。浙江水利水電專科學校，2022【17】李亮、查文偉。航空鋁合金薄壁件加工變形有限元仿真與分析，2022【12】梅中義、高紅、王運巧。薄壁件加工變形因素綜合分析。金屬切削原理及刀具設計。并且可以有效提高分析解決問題的能力，為以后的工作奠定了基礎。三、環境溫度 鋁合金同樣會熱脹冷縮，所以室內溫度也會對結構件的加工變形造成影響，所以現在很多有條件的加工企業，已經在加工廠房內部安裝了中央空調，保持加工狀態下的環境溫度接近室溫（20℃），以有效的控制加工變形。需要嚴格工序流程安排，不可馬虎大意。 所 以 加 工 中 我 們 較 多 選 取 液 壓 刀柄 。前角對振動影響較大，隨著前角的增大，振動幅度也會隨之下降，但在高速切削中，前角的振動幅度會降低，所以，使用高速設備時對刀具前角要求不高。　　　　　　 四、加工設備的選擇數控加工設備以其高精度、高效率現在已普遍使用在航空航天器結構件的加工中，數控設備主軸方式不同，可以分為三坐標（XYZ），四坐標（XYZA），五坐標（XYZAB/XYZAC），包括現在還有一種虛擬軸（任意角度），主軸轉速上又可分為低速（＜6000 轉/min），亞高速（＜9000 轉/min），高速（＞20220 轉/min），結構上又可分為立式，臥式，龍門式，加工方式還可分為數控車，數控銑，車銑復合加工中心等。切削進給量 1000mm/min。 三、加工參數的使用加工參數主要是選用合理的軸向切深和徑向切深，配以加工設備的主軸轉速，和切削進給量。我們研究的此類長梁類結構件，一般對長度方向的變形量要求比較高，外形面表面質量，和內型面的厚度尺寸，有些還會有裝配用的定位工藝銷孔。切削過程中的自激振動又稱為顫振，是比較常見的振動形式，其實一個閉環系統，如不抑制，會變大，故消除顫振是一個重要問題。 中央電大畢業設計(論文)圖 十一最后經過試驗件的驗證，變形得到有效的控制，通過對設備，刀具，加工方法，加工順序，工裝墊板的設計使用等方面，如下圖所示，塞尺厚度為 。故我們先加工掉毛坯的多余部分，縮小各部分余量，不僅可以減少后序加工變形，還可以留置出時效時間，釋放一部分內應力。這時在刀具的選擇方面，在刀具耐用度允許的情況下，選用較大的刀具前角和后角。通過實際變形的狀態，可以預測和采取原材料供應狀態，但在材料固定下基于實際變形狀態，只考慮殘余應力的影響，我們通過加工中盡量對稱去除材料，合理安排加工順序，使產品內殘余應力合適釋放，進而消除、抵消變形，我們從以下幾個方面入手。圖 四目前鋁合金材料加工中，鍛件、鑄件暫時達不到使用強度要求，故毛坯大部分還是是選取高強鋁合金預拉伸板材，整塊毛坯直接‘掏空’而加工成型，所以加工時有凸臺的一面需要去除大余量，所產生的殘余應力也會比另外一面大，結構件會如圖二所示向有凸臺面彎曲變形，再有結構件有一面是半框面，相當于只有一側有外形面，沒有外形面的一側沒有剛性支撐，加工中會向這一側彎曲變形。彈性模量是工程材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子間結合力的強弱的反映。大型結構件的加工共振問題，航空航天器大部分結構件都屬于薄壁結構（大面積腹板+支撐筋條+ 外形面緣條）， 薄壁結構件在切削力的作用下，容易產生震動，影響結構件的尺寸精度，形位精度和表面粗糙度，這類零件的壁厚與他的徑向、軸向尺寸相比較，相差懸殊，所以薄壁零件的剛性較差，加工易產生共振，裝夾就成為了加工質量和提高加工效率的關鍵。現代航空航天器性能要求的越來越高，其主承力結構件，如航空航天器的整體框、整體梁等均采用由整塊毛坯直接‘掏空’而加工成型（如下圖）材料切除量可達到90%~95%。然后，進入本設計的重要部分，影響結構件變形和加工剛性的分析。 學生(簽名) 趙 勇2022年 11 月 05 日中央電大畢業設計(論文)摘 要 本次設計首先分析了鋁合金航空結構件的材料特性及其結構特征，根據鋁合金本身的材料特性和鋁合金結構件的結構特征，分析其在切削成型過程中可能會遇到的變形和共振的問題，主要就是鋁合金航空結構件在切削成型過程中的遇到的各種會造成結構件變形的因素和影響剛性引起共振的原因。特別是 7000 系列及以上的，廣泛應用在航空航天器的框架結構上，其中主要以框型、梁型為主，在加工成型過程中，由于鋁合金毛坯成型的殘余應力及金屬切削造成的內應力會引起鋁合金的變形，加工中變形會影響結構件的最終成型，不易控制加工精度，也會影響結構件的加工周期，還會造成薄壁結構件的尺寸超差，厚度不均勻的誤差。這里以某型號航空航天器長梁類結構件為例（材料選取鋁合金 7075T7451 預拉伸板材，鋁合金熱處理并時效后的殘余應力主要是淬火熱應力殘留，即中心為拉表面為壓的情況。在切削過程中切削力，會讓弓箭的側壁殘生“讓刀”變形，其產生的切削熱及切削振動等均容易導致結構件變形，在切削過程中，刀具對工件的切削力，會在工件與刀具的接觸部分發生彈塑性變形，并且材料不斷被刀具切除，板內殘余應力發生釋放與重分布，原來的應力自平衡狀態遭到破壞，工件只有通過變形才能達到新的平衡狀態。傳統裝夾方式，采用壓板，這種問題尤為嚴重，并且很少采用力矩扳手，就會造成不同壓緊部位，壓緊力不同，對加工工件產生相應位移，造成變形。殘余應力，一種是想辦法消除，再一種就是想辦法抵消。 在刀具切削去除材料后，里層金屬有彈性的恢復，即在已加工表面形成之后，因刀具的作用力消失。圖 七在加工順序上，要降低毛坯的內應力，采用自然或人工時效及振動處理，均可有效消除內應力。增加輔助支撐、壓緊點，分散受力點、增加壓緊接觸面積，還可以把單邊不對稱結構，設計成對稱結構，對于薄壁且面積大的腹板面，還可以采取真空平臺吸附裝夾方式。一般，切削過程中產生的振動都具有自由振動、強迫振動和自激振動。故在加工的時候出現剛性不足，會引起共振，這種情況我們通過套材方案，并增加工藝凸臺（圖九）或工藝支撐來補充結構件自身的不對稱結構，增強結構本身的剛度，通過增加工藝凸臺，同時也使結構件變成完整對稱結構，在加工中，可以有效增加剛性，抑制振動，在全部尺寸加工到要求后，最后再把工藝凸臺去除。留余量過多時，精加工時會因余量過多刀具加工費力，而造成效率降低，同時可能會造成刀具故障影響加工質量，通常選取周邊及底面留余量 3mm，面積較大需要增加剛性是可以增加到 5mm，但只針對底面增加。精加工，刀具直徑 20mm~16mm，底角 R3，徑向切深＜3mm，