2124铝合金薄壁结构件加工变形控制技术研究

发布时间：2017-10-26 16:08

  本文关键词：2124铝合金薄壁结构件加工变形控制技术研究

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【摘要】：铝合金薄壁结构件具有降低飞行器自身结构重量,提高其机动性、携带负载能力等突出优势。但由于铣削加工的铝合金整体结构件其材料去除率高、多薄壁结构、刚性较差,在加工过程中零件易产生加工变形,使零件难以达到设计要求,甚至成为废品。本文通过仿真分析探究切削参数、走刀路径、装夹条件以及加工顺序对铝合金薄壁结构件加工变形的影响,以尽量少的铣削试验实现对加工变形结果的预测,对铝合金薄壁结构件加工变形的控制研究具有理论与实用价值。本文完成的主要研究工作如下:(1)基于Abaqus仿真软件,结合“单元生死”技术,并采用Python语言编写了单元网格集合自动定义脚本程序,提高了建模效率。实现了工件材料跟随刀具轨迹被依次切除,并对施加切削力的铝合金薄壁结构件进行铣削加工模拟。(2)针对三种典型的薄壁局部结构,采用不同切削参数组合,开展了仿真试验,研究了切削参数对工件变形量的影响规律,优选了切削加工工艺参数;采用优选工艺参数,研究了不同走刀路径对零件加工变形的影响,进一步优化了切削工艺;开展了优化工艺条件下的切削实验,验证仿真试验结果的可靠性。(3)针对铝合金薄壁结构典型零件,设计了装夹方式,并利用仿真分析方法,研究了装夹条件与加工顺序对加工变形的影响,获取了优化的装夹方案与加工顺序,有效地控制了薄壁结构件的整体加工变形。
【关键词】：铝合金结构件 薄壁 加工变形 仿真优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景12
• 1.2 结构件变形原因12-14
• 1.2.1 材料特性的影响12
• 1.2.2 毛坯初始残余应力的影响12-13
• 1.2.3 切削力和切削热的影响13
• 1.2.4 加工路径的影响13
• 1.2.5 装夹变形的影响13-14
• 1.3 结构件加工变形控制研究现状14-16
• 1.3.1 局部加工变形控制研究现状14-15
• 1.3.2 整体加工变形控制研究现状15-16
• 1.4 本文研究内容16-17
• 第二章 有限元仿真分析关键技术研究17-28
• 2.1 工件材料的切除及切削力的加载17-19
• 2.1.1 工件材料的切除17-18
• 2.1.2 切削力的加载18-19
• 2.2 基于Python语言的Abaqus有限元仿真软件二次开发19-27
• 2.2.1 Python语言简介19-20
• 2.2.2 Abaqus的脚本接口20
• 2.2.3 二次开发工具20-21
• 2.2.4 二次开发的关键问题21-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 薄壁结构件局部加工变形仿真分析28-53
• 3.1 有限元仿真分析模型构建28-32
• 3.1.1 几何模型28-30
• 3.1.2 材料模型30-31
• 3.1.3 边界条件31-32
• 3.2 铣削力回归方程32-35
• 3.2.1 试验条件32-33
• 3.2.2 试验方案及结果33-35
• 3.3 毛坯初始残余应力的施加35-39
• 3.3.1 初始残余应力场的测量35-38
• 3.3.2 仿真模型初始残余应力场施加38-39
• 3.4 局部变形切削工艺仿真优化分析39-47
• 3.4.1 切削参数仿真优化分析39-43
• 3.4.2 走刀路径仿真优化分析43-47
• 3.5 试验验证47-51
• 3.5.1 试验对象47-48
• 3.5.2 试验条件48-49
• 3.5.3 试验方案49-50
• 3.5.4 试验及测量结果50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 薄壁结构件整体加工变形仿真分析53-63
• 4.1 有限元仿真模型构建53-54
• 4.1.1 试验对象53
• 4.1.2 有限元模型毛坯初始残余应力设定53-54
• 4.2 装夹方案仿真优化分析54-59
• 4.2.1 装夹方案的确定54-55
• 4.2.2 装夹仿真流程55-56
• 4.2.3 装夹仿真试验及结果56-59
• 4.3 结构件加工顺序仿真优化分析59-62
• 4.3.1 仿真分析方案59-60
• 4.3.2 试验过程及结果60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

【参考文献】

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本文编号：1099412