鋁合金具有強(qiáng)度高、密度小、斷裂韌性高等優(yōu)點(diǎn),屬于輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料,在航空航天與武器裝備領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。然而,鋁合金板材在切削加工后會(huì)發(fā)生變形,且不同爐批次的毛坯加工后其變形程度不同。針對(duì)某型號(hào)飛機(jī)長(zhǎng)桁為典型的單面帶筋結(jié)構(gòu)件在加工后出現(xiàn)的變形問題,為使最終變形控制在技術(shù)指標(biāo)之內(nèi),本文開展了鋁合金單面帶筋結(jié)構(gòu)加工變形研究,揭示了走刀方式、切削參數(shù)及刀具選擇對(duì)薄壁件切削變形影響的一般規(guī)律,提出了針對(duì)波動(dòng)初始?xì)堄鄳?yīng)力導(dǎo)致加工變形的工藝優(yōu)化方案,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。本文主要工作如下:（1）通過典型尺寸薄壁的切削加工試驗(yàn)和變形模擬分析,研究了切削參數(shù)、刀具齒數(shù)和直徑、走刀方式對(duì)切削力和表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,提出了減小變形和優(yōu)化殘余應(yīng)力的工藝方案。（2）針對(duì)兩種厚度多批次的7050-T7451鋁合金板進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)試,獲得了板材初始應(yīng)力分布規(guī)律和波動(dòng)數(shù)據(jù);進(jìn)行了單面零件加工變形的理論和仿真分析,提出了通過改變零件位置、加工順序和精加工余量控制加工變形的一般方法。（3）構(gòu)建了基于波動(dòng)初始?xì)堄鄳?yīng)力的單面零件的彎曲變形函數(shù),分析了長(zhǎng)桁在材料切除后的結(jié)構(gòu)受力變形情況,闡明了零件位置和精加工余量與加工彎曲... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

整體結(jié)構(gòu)件加工變形的影響因素

圖 1.2 雙面帶筋結(jié)構(gòu)與單面帶筋結(jié)構(gòu)示意圖鋁合金板的加工變形主要是由于殘余應(yīng)力的釋放造成的，尤其是在材料去除率高的零件，殘余應(yīng)力重新平衡引起的加工變形是導(dǎo)致最終尺寸超差或者不滿足設(shè)計(jì)要求的主要原因[38][39]。因而，眾多學(xué)者對(duì)加工變形的控制研究都集中在殘余應(yīng)力上，無論是在毛坯的制備中，還是在工藝的設(shè)計(jì)上，亦或是加工的后處理上，都會(huì)或多或少針對(duì)內(nèi)應(yīng)力的釋放而采取相應(yīng)措施。在粗加工中，大部分余量被迅速去除，毛坯的初始?xì)堄鄳?yīng)力得到充分釋放，然后再通過自然時(shí)效、定位面精加工將粗加工中產(chǎn)生的變形消除，通過真空裝夾、在線測(cè)量等方法調(diào)整精加工工藝，從而達(dá)到控制最終變形的效果[40][41]。加工變形的控制可以分為以下三個(gè)部分：（1）殘余應(yīng)力的分析。由于單面結(jié)構(gòu)件加工變形在很大程度上是由于加工中毛坯應(yīng)力破壞及再平衡后導(dǎo)致的結(jié)果，因而掌握毛坯應(yīng)力的分布規(guī)律對(duì)預(yù)測(cè)加工變形有巨大作用。不同的毛坯制備工藝，不同的儲(chǔ)放、運(yùn)輸環(huán)境，不同的材料屬性，甚至是不同的爐批次，最終的毛坯內(nèi)應(yīng)力均不相同。在后續(xù)加工中，相同的加工工藝會(huì)因殘余應(yīng)力的波動(dòng)而產(chǎn)生不同的加工變形。因此，殘余應(yīng)力測(cè)量對(duì)后續(xù)加工分析有重要意義。（2）變形預(yù)測(cè)。根據(jù)不同的毛坯應(yīng)力和加工工藝，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，并采取有限元軟件模擬

1）針對(duì)薄壁件因切削力出現(xiàn)讓刀和切削殘余應(yīng)力導(dǎo)致變形的問題，在整體結(jié)構(gòu)件分析的基礎(chǔ)上，通過典型參數(shù)切削試驗(yàn)，采用動(dòng)態(tài)測(cè)力儀測(cè)量切削力以及 X 射線量切削表面殘余應(yīng)力相結(jié)合的方法，研究典型切削參數(shù)下的切削力和切削殘余應(yīng)的影響，掌握切削力在切寬和切深方向上的分布、數(shù)據(jù)范圍以及切削殘余應(yīng)力在面的分布規(guī)律，解決切削力和切削殘余應(yīng)力對(duì)薄壁件切削變形的問題。2）針對(duì)不同批次、不同厚度毛坯內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致薄壁件變形的問題，基于薄壁整體結(jié)機(jī)理分析，通過毛坯應(yīng)力測(cè)量實(shí)驗(yàn)和有限元分析，研究不同批次、不同厚度毛坯變形的影響，總結(jié)內(nèi)應(yīng)力在鋁合金預(yù)拉伸板上的分布規(guī)律，制定針對(duì)不同批次毛，解決內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致薄壁件變形的問題。3）針對(duì)薄壁整體結(jié)構(gòu)件加工變形的問題，基于薄壁整體結(jié)構(gòu)件加工變形控制技術(shù)變形機(jī)理分析和典型工藝的加工變形分析，采用典型結(jié)構(gòu)件變形控制試驗(yàn)方法，，研究毛坯應(yīng)力、切削力、切削殘余應(yīng)力和工藝參數(shù)等對(duì)加工變形的耦合影響，構(gòu)的變形控制方法，解決薄壁整體結(jié)構(gòu)件加工變形問題。細(xì)的技術(shù)路線，如圖 1.3：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]初始?xì)堄鄳?yīng)力和切削殘余應(yīng)力對(duì)薄壁件加工變形的影響[J]. 王民,劉宇男,孫國智,王萍.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(08)
[2]基于ABAQUS的航空7075鋁合金切削二維仿真[J]. 孫會(huì)來,李丹,趙方方,于欣欣.  天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]基于輪廓法測(cè)試焊接件內(nèi)部殘余應(yīng)力[J]. 莫明朝.  低碳世界. 2017(05)
[4]孔強(qiáng)化對(duì)7050鋁合金殘余應(yīng)力分布的影響[J]. 黃宏,趙慶云,劉風(fēng)雷.  航空制造技術(shù). 2016(19)
[5]一種鋁合金模鍛件殘余應(yīng)力狀態(tài)的研究[J]. 樊蕾,程紹楊.  新技術(shù)新工藝. 2016(07)
[6]Residual stress measurement of coarse-grain aluminum alloy using X-ray diffraction method[J]. 孫建通,李曉延,張亮,兗文濤,李慶慶.  China Welding. 2016(02)
[7]2124鋁合金曲邊薄壁結(jié)構(gòu)加工變形仿真分析[J]. 申運(yùn)鋒,趙妍,楊生國,李永銅,付嘉寶,蘇宏華,何臨江.  航空工程進(jìn)展. 2016(02)
[8]基于ABAQUS的航空葉輪銑削變形機(jī)理研究[J]. 李林,蔡安江.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2016(05)
[9]7075T651鋁合金板材內(nèi)部初始?xì)堄鄳?yīng)力分布研究[J]. 劉良寶,孫劍飛,陳五一,陳清良.  中國機(jī)械工程. 2016(04)
[10]鋁合金材料的機(jī)械加工工藝研究[J]. 孫韶渝,劉強(qiáng),張淑清.  機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2015(04)

博士論文
[1]飛機(jī)弱剛性鋁合金結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力和加工變形控制技術(shù)研究[D]. 張崢.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]鋁合金航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形機(jī)理與預(yù)測(cè)研究[D]. 黃曉明.山東大學(xué) 2015
[3]基于預(yù)應(yīng)力切削的加工表面殘余應(yīng)力控制研究[D]. 覃孟揚(yáng).華南理工大學(xué) 2012
[4]航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形滾壓校正理論及方法研究[D]. 王中秋.山東大學(xué) 2009
[5]航空鋁合金殘余應(yīng)力及切削加工變形研究[D]. 唐志濤.山東大學(xué) 2008
[6]航空多框整體結(jié)構(gòu)件銑削變形機(jī)理與預(yù)測(cè)分析研究[D]. 郭魂.南京航空航天大學(xué) 2005
[7]航空鋁合金殘余應(yīng)力消除及評(píng)估技術(shù)研究[D]. 王秋成.浙江大學(xué) 2003

碩士論文
[1]鋁合金薄壁框架件應(yīng)力測(cè)試方法及分布機(jī)制研究[D]. 劉義鵬.中南林業(yè)科技大學(xué) 2016
[2]7055機(jī)翼壁板加工變形研究[D]. 宋寒.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]2124鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形控制技術(shù)研究[D]. 付嘉寶.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]鋁合金預(yù)拉伸板材殘余應(yīng)力測(cè)試及工件變形預(yù)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)[D]. 周長(zhǎng)安.山東大學(xué) 2014
[5]復(fù)雜薄壁件銑削加工變形與殘余應(yīng)力控制研究[D]. 李康.東華大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3299392