数控加工中薄壁肋零件变形问题的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zmc02302
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随着航空技术的发展,为了降低成本,提高飞机的使用寿命,对零件性能的要求也越来越高。由于薄壁零件具有重量轻、结构紧凑、强度好等特点,近年来得到了广泛的应用。但是由于薄壁零件的壁厚很薄,决定了其刚性差、屈强比大,加工过程受残余应力、切削力、切削热等的作用容易产生变形,影响零件的加工精度和装配精度。因此减少加工过程中的变形是保证薄壁零件质量的关键,对其研究具有重要意义。本文针对 B787飞机垂尾前缘项目薄壁肋类零件,对加工变形的影响因素进行了分析和研究。  阐述了数控加工过程中存在的各因素如切削参数、残余应力、切削热等对零件加工变形的影响,就B787薄壁肋典型零件的加工过程来看,造成其变形的直接原因有三个:  1、刀具的因素;  2、夹具的因素;  3、切除材料残余应力的释放。对残余应力的产生和分布进行了深入分析,研究了原材料内部残余应力产生原因和分布情况及热力场对残余应力的影响。利用材料力学原理建立了基于加工过程中去除材料厚度的加工变形的模型。运用Ansys有限元软件,使用单元生死法模拟了加工过程去除量的影响,进一步分析了加工过程中随着去除量的变化零件中残余应力的变化规律,模拟得出加工过程随着去除量的变化零件变形的数值。将理论模拟变形量与实际加工后由三坐标测量机得出的零件轮廓偏移量相比较,验证模型的正确性。针对加工过程中的变形影响因素提出了控制变形的改进措施,比如改进装夹方式、改善加工策略、改进加工参数的选择等,最终测量结果表明改进后零件尺寸符合工程要求,且质量稳定,使得零件变形得到了控制。
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