長梁類鋁合金結構件的數控加工工藝設計畢業論文(專業版)

　　

【正文】 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。金屬切削加工中的振動分析及控制途徑。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。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。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。切削進給量 2022mm/min。 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。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。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。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。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】 。進而確定了總體加工方案，并進行分析研究并解決。這里尤其長梁類型結構件因其結構特征更易發生這些問題，所以對此類結構件的加工變形和加工剛性工藝研究十分必要。從結構件自身幾何結構上看，細長，結構不對稱，薄壁部位多，也是產生較大變形的內在因素。加工的主要集中在粗加工去除大余量的時候，傳統的消除的方法是時效，釋放應力，再通過校正，恢復原狀態。對毛坯很大，工件很小的，由于其余量很大，其切削所產生的切削力大，切削熱多，變形也會很大。其中自激振動是加工中遇到的主要振動形式。下斷工藝凸臺的順序要先從剛性最差的地方開始，至剛性最好的地方結束。通過數據對比，研究發現，增大進給量時，對切削振動有一定的抑制作用，并且高速加工在效率上的優勢很明顯。 還 具 有 免 維 護 功能 和 抗 污 能 力 ， 而 且 易 于 使 用 和 安 全 地 夾 緊 刀 具 。所以設備的日常維護和保養也很重要。2022【3】華南工學院，甘肅工業大學。中國電子科技集團公司第 27 研究所，2022【11】畢運波、柯映林、董輝躍。 。中航工業航宇救生裝備有限公司，2022【10】李鵬。機械加工工藝手冊。所以要求操作人員在加工前一定要檢查刀具狀態，是否可以使用。 刀套的選擇，一般高速加工使用液壓刀柄和熱脹刀柄，液壓式夾持力大，適用與大型刀具、重切削，熱脹式是通過熱膨脹夾松刀具，夾持精度高，主 要 用 在 小 直 徑 刀 具 上 。下斷，刀具直徑 12mm~8mm，底角 R1，徑向切深 50%直徑，軸向切深＜1mm，特殊情況時軸向切深會達到刀具切削刃長度，但是徑向切深要嚴格控制在 1mm 以內。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。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。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。殘余應力，一種是想辦法消除，再一種就是想辦法抵消。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。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。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。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。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。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。 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 。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。切削進給量 1000mm/min。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。需要嚴格工序流程安排，不可馬虎大意。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。薄壁件加工變形因素綜合分析。浙江水利水電專科學校，2022【17】李亮、查文偉。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。高速銑削穩定性及將變形研究（碩士學問論文）。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。實驗件加工狀態如下圖，證實此工藝方案設計選擇有效。粗加工選取大直徑刀具，切削效率高，滿足粗加工時，剛性好，可以大余量快速去除。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。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 1