本文關鍵詞：航空薄壁件在線測量與補償加工

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【摘要】：航空結構件、航空葉片是航空制造的關鍵零件,具有弱剛性、難加工、型面復雜等技術特點。該類零件通常采用鈦合金、高溫合金等難加工材料,以及鋁合金弱剛性材料。鈦合金加工過程中活性高易產生硬脆氧化層加劇刀具磨損,航空鋁合金大屈服比和殘余應力再分布引起切削回彈,且這兩類材料彈性模量較小、壁厚很薄,加工中易引起彈性變形,導致航空薄壁件加工偏差難以控制。本文針對這些難題,對航空薄壁件的幾何變形規(guī)律及補償方法開展實驗研究,具體工作包括:(1)搭建在線測量軟硬件平臺,提出兩種在線測量方案:一是基于數控系統(tǒng)測量-運算的快捷測量方案,實現簡單特征的在線測量-誤差評定功能;二是適合復雜特征、大規(guī)模點的在線測量方案,在軟件上規(guī)劃好無干涉測量路徑,并根據測量得到的離散點信息,計算零件實際加工表面與理論模型間的偏差數值,通過對偏差點的插值與擬合分析整體偏差。編寫補償加工軟件模塊,對半精加工后工件的幾何偏差進行分析,建立偏差模型并對精加工軌跡實施修改,提出兩種補償加工方法:對規(guī)則薄壁特征的均值偏差補償方法、對自由曲面薄壁特征的精加工軌跡分段補償方法。(2)設計規(guī)則薄壁件切削補償加工試驗,采用TC4鈦合金、7075鋁合金以及304不銹鋼三種航空材料,平面、規(guī)則曲面兩種薄壁特征,對補償試件與未補償試件的加工效果進行對比,實驗結果表明:補償加工后的實驗組加工精度比對照組高50%左右,且TC4鈦合金的補償效果在0.4mm~0.7mm的超薄壁厚條件下表現穩(wěn)定,優(yōu)于7075鋁合金和304不銹鋼;方差分析證明壁厚因素對厚度小于1mm的TC4鈦合金切削偏差有顯著影響,而7075鋁合金和304不銹鋼的顯著影響因素是工件高度。(3)完成航空薄壁葉片在線測量及補償加工實驗,以航空鋁合金板材為加工毛坯,進行五軸加工規(guī)劃,并設計復雜特征在線測量路徑方案,在Mikron五軸加工中心上完成加工和在線測量,根據測量數據對精加工進行分段補償,修改精加工的走刀軌跡,結果證明,與設置相同加工參數的半精加工相比,整體精度提高約1倍,偏差控制在工藝要求的精度范圍內,驗證了偏差分段補償策略在葉片類薄壁件精密加工中的可行性。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V261

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本文編號：1187573