基于加工误差综合分析的薄壁件工艺顺序及参数优化方法

1、基于加工误差综合分析的薄壁件工艺顺序及参数优化方法    在航空、军事等重要领域中,铝合金复杂薄壁件以其特有的综合性能优势而被广泛应用,但由于其零件为非铸造件,均采用剥离式加工方法,其刚性差等特征,加工精度与表面质量很难保证,同时加工效率很难提高,这极大地影响产品和企业的经济效率。研究铝合金薄壁件的高效精密加工机理与技术具有重要的理论意义与实用价值。本文旨在通过铣削铝合金薄壁件加工技术的理论分析与模拟研究,揭示铣削力随各工艺参数的变化规律,研究释放薄壁件应力的方法以及加工顺序,实现高速铣削加工工艺参数的优选,而达到简化加工工序、缩短生产周期、提高金属切除

2、效率、充分发挥高速数控机床效能的目的。本课题的研究内容、具体工作与得出的结论如下:一、建立切削加工过程的有限元仿真模型。首先阐述金属切削变形的相关理论,包括切削力,切削热,热力耦合理论以及本构方程,在切屑-工件、刀具-切屑界面接触模型和切削条件下材料流动本构模型的基础之上,建立切削加工过程的有限元仿真模型,模拟铝合金连续状的形成过程,同时给出切削区域应力场、应变场以及温度场的分布状态信息,证明模拟结果与实际情况相符。二、薄壁件切削性能分析与工艺参数优化研究。利用单因素法分析铣削速度、进给量、切屑深度对切削力、热的影响,在此基础上,以零件精度和加工效率的多目标视角研究铣削用量的配比,实验表明增加

3、切削速度进给量,同时减小切削深度即可以降低切削力又可以增加切除量,对实际加工中铣削参数的选择起指导作用,并分析顺、逆铣和冷却对铣削性能的影响。三、基于工序误差分析的薄壁件加工顺序和余量优化的方法研究。针对薄壁板件进行分析,以工序系统刚度作为切入点,按照加工位置,加工余量和工序壁厚制定零件的工艺,得到在加工过程中应按照不破坏工序系统刚度来制定工艺原则。四、研究消除薄壁零件应力的方法。薄壁件在加工过程中由于内部应力容易产生弹性变形,导致加工误差,目前消除应力的方法主要是对已有应力的零件采用振动等被动方式,而本文主要研究在加工过程中防止零件应力的产生,采用在薄壁零件上布置应力释放域,达到主动预防的效

4、果,首先从理论上构建模型,论证了应力释放孔的可行性,然后针对典型薄壁零件进行数值模拟,验证了合适的应力释放孔可将零件变形减小5倍左右。五、实例验证。针对航空用安装座进行实例分析,根据全文的研究内容制定工艺规程,验证铝合金薄壁件工艺顺序及参数优化的可行性。同主题文章1.    戴德君. 薄壁零件的车削' J. 机械工人.冷加工. 2001.(09)    2.    陈恩平. 切削力经验公式的试验研究' J. 燕山大学学报. 2004.(04) 

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