航空薄壁件在线测量与补偿加工

发布时间：2017-11-15 00:13

  本文关键词：航空薄壁件在线测量与补偿加工

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【摘要】：航空结构件、航空叶片是航空制造的关键零件,具有弱刚性、难加工、型面复杂等技术特点。该类零件通常采用钛合金、高温合金等难加工材料,以及铝合金弱刚性材料。钛合金加工过程中活性高易产生硬脆氧化层加剧刀具磨损,航空铝合金大屈服比和残余应力再分布引起切削回弹,且这两类材料弹性模量较小、壁厚很薄,加工中易引起弹性变形,导致航空薄壁件加工偏差难以控制。本文针对这些难题,对航空薄壁件的几何变形规律及补偿方法开展实验研究,具体工作包括:(1)搭建在线测量软硬件平台,提出两种在线测量方案:一是基于数控系统测量-运算的快捷测量方案,实现简单特征的在线测量-误差评定功能;二是适合复杂特征、大规模点的在线测量方案,在软件上规划好无干涉测量路径,并根据测量得到的离散点信息,计算零件实际加工表面与理论模型间的偏差数值,通过对偏差点的插值与拟合分析整体偏差。编写补偿加工软件模块,对半精加工后工件的几何偏差进行分析,建立偏差模型并对精加工轨迹实施修改,提出两种补偿加工方法:对规则薄壁特征的均值偏差补偿方法、对自由曲面薄壁特征的精加工轨迹分段补偿方法。(2)设计规则薄壁件切削补偿加工试验,采用TC4钛合金、7075铝合金以及304不锈钢三种航空材料,平面、规则曲面两种薄壁特征,对补偿试件与未补偿试件的加工效果进行对比,实验结果表明:补偿加工后的实验组加工精度比对照组高50%左右,且TC4钛合金的补偿效果在0.4mm~0.7mm的超薄壁厚条件下表现稳定,优于7075铝合金和304不锈钢;方差分析证明壁厚因素对厚度小于1mm的TC4钛合金切削偏差有显著影响,而7075铝合金和304不锈钢的显著影响因素是工件高度。(3)完成航空薄壁叶片在线测量及补偿加工实验,以航空铝合金板材为加工毛坯,进行五轴加工规划,并设计复杂特征在线测量路径方案,在Mikron五轴加工中心上完成加工和在线测量,根据测量数据对精加工进行分段补偿,修改精加工的走刀轨迹,结果证明,与设置相同加工参数的半精加工相比,整体精度提高约1倍,偏差控制在工艺要求的精度范围内,验证了偏差分段补偿策略在叶片类薄壁件精密加工中的可行性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261

【参考文献】

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本文编号：1187573