铝合金薄壁结构件铣削变形预测与工艺参数优化
发布时间：2021-01-03 23:39
航空铝合金以其优异的综合物理力学性能在航空飞行器的制造中发挥着越来越重要的作用。但是,由于多因素耦合作用,大型薄壁航空结构件极易产生加工变形,极大影响了航空产品的生产效率和成本,限制了我国航空制造业的发展。本文在校企合作项目“飞机接头类零件深窄耳片槽加工工艺方法研究”的资助与支撑下,在对铝合金航空薄壁结构件变形影响因素（材料属性、结构特征、毛坯初始残余应力、工艺参数、装夹等）分析的基础上,针对铝合金薄壁件加工变形预测及控制开展研究,并完成相应的工艺参数优化,为铝合金薄壁结构件的加工变形控制提供策略。为获得初始残余应力分布规律及其对薄壁件变形的影响,基于裂纹柔度法研发了一套自动化残余应力测试系统,对铝合金7050-T7451厚板进行初始残余应力测试,获得其内部初始残余应力随厚度变化的分布规律,并采用高斯拟合的方法建立残余应力与板材厚度的函数关系。利用FORTRAN语言开发残余应力与毛坯厚度的函数关系的子程序,用于后续有限元仿真分析中初始残余应力的施加。设计了不同加工参数下铝合金7050-T7451正交铣削试验,获得不同参数下的切削力和切削温度数据。利用线性回归分析方法,建立切削力和切削温...
【文章来源】： 田海东 山东大学
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]航空结构件铣削加工变形仿真技术研究与应用[J]. 丁悦,刘畅. 航空制造技术. 2019(03)
[2]基于遗传算法的飞机弱刚性件夹持方案优化设计[J]. 李西宁,王悦舜,李玉华,王守川. 航空制造技术. 2019(Z1)
[3]薄壁件残余应力变形仿真预测与切削参数优化[J]. 丛靖梅,莫蓉,吴宝海,王骏腾. 机械科学与技术. 2019(02)
[4]铝合金薄壁件加工变形的力学模型构建与分析[J]. 廖凯,张萧笛,车兴飞,陈辉,龚海. 哈尔滨工业大学学报. 2018(05)
[5]加工形态对铝合金薄壁件加工变形的影响[J]. 肖峰,吴运新,龚海,李晨,刘瑶琼,姬浩. 中南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于刚度与应力演变机制的航空整体结构件加工变形预测理论建模[J]. 黄晓明,孙杰,李剑峰. 机械工程学报. 2017(09)
[7]切削加工过程有限元仿真研究的最新进展[J]. 岳彩旭,蔡春彬,黄翠,刘二亮. 系统仿真学报. 2016(04)
[8]高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究[J]. 黄晓明,孙杰. 中国工程机械学报. 2014(03)
[9]航空铝合金薄壁件铣削变形预测研究[J]. 赵凯,刘战强,吴远晨. 工具技术. 2014(05)
[10]薄壁结构件铣削参数有限元正交优势分析及优化[J]. 胡权威,乔立红,张洪伟. 机械工程学报. 2013(21)
博士论文
[1]航空梁类铝合金结构件滚压变形校正理论及方法研究[D]. 路来骁.山东大学 2018
[2]薄壁件铣削表面质量分析及加工工艺参数优化[D]. 袁磊.武汉理工大学 2016
[3]飞机弱刚性铝合金结构件的残余应力和加工变形控制技术研究[D]. 张峥.南京航空航天大学 2016
[4]铝合金航空整体结构件加工变形机理与预测研究[D]. 黄晓明.山东大学 2015
[5]航空薄壁件精密铣削加工变形的预测理论及方法研究[D]. 白万金.浙江大学 2009
[6]复杂切削条件高速铣削加工动力学建模、仿真与切削参数优化研究[D]. 李忠群.北京航空航天大学 2008
[7]航空铝合金残余应力及切削加工变形研究[D]. 唐志涛.山东大学 2008
[8]航空整体结构件加工变形预测及装夹布局优化[D]. 路冬.山东大学 2007
[9]铣削加工过程物理仿真及其在航空整体结构件加工变形预测中的应用研究[D]. 毕运波.浙江大学 2007
[10]航空铝合金厚板初始残余应力及其对铣削变形影响的基础研究[D]. 王树宏.南京航空航天大学 2005
硕士论文
[1]大型回转体薄壁件加工变形仿真及切削参数优化研究[D]. 薛迪.吉林大学 2018
[2]TC4合金薄壁件铣削加工有限元仿真分析及加工工艺优化[D]. 马涛.天津工业大学 2018
[3]铝合金7050-T7451T型薄壁零件铣削加工参数优化分析[D]. 杨云杰.西南石油大学 2018
[4]航空铝合金薄壁件铣削加工工艺优化及有限元仿真[D]. 李丹.天津工业大学 2017
[5]2A14铝合金薄壁件高速铣削参数优化研究[D]. 魏慧.哈尔滨工业大学 2016
[6]2124铝合金薄壁结构件加工变形控制技术研究[D]. 付嘉宝.南京航空航天大学 2015
[7]航空薄壁构件加工变形研究[D]. 于春涛.上海交通大学 2015
[8]铝合金薄壁零件铣削加工仿真分析与试验研究[D]. 田庆.上海交通大学 2014
[9]薄壁件虚拟制造的切削力仿真及切削参数优化研究[D]. 谢科磊.中北大学 2014
[10]航空整体结构件数控加工变形补偿与软件开发[D]. 张阁.山东大学 2014
本文编号：2955708
【文章来源】： 田海东 山东大学
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２论文框架??
?第２章铝合金预拉伸板材初始残余应力自动化测试???第２章铝合金预拉伸板材初始残余应力自动化测试??针对裂纹柔度法在铝合金预拉伸板材残余应力测试中应变数据采集困难的问??题，基于裂纹柔度法原理，开发了铝合金预拉伸板材初始残余应力自动化测试系??统，实现测试过程中自动切割、应变采集等操作，结合有限元软件通过特征面的??残余应力提取，揭示初始残余应力的分布规律，为第四章的有限元分析提供支持。??２．１裂纹柔度法基本原理??裂纹柔度法测试的原理是在工件表面引入一条深度逐渐增加的裂纹，裂纹方??向与被测应力方向互相垂直，内部残余应力通过裂纹释放出来，并产生应变，通??过采集对应裂纹深度的应变值求出残余应力，进一步得出其分布规律。鉴于铝合??金预拉伸板材的厚度远远小于长度和宽度，且轧制、淬火、拉伸等工艺条件都是??对称于板材中性面，假定残余应力只沿厚度方向变化，在其余方向上均匀分布，??为深度坐标Ｚ的函数［８ｆｉ］（如图２－１所示）。采用级数展开的方法将残余应力表示为??［１６］?＃??ＰＡ?（２－］）??／＝１??式中？？?４为待定系数；６（０为插值函数；ｉ为插值函数的阶数。??Ｉ?ｉ???—―康」——???ｙｒ＊＊＊１??（图中１、３分别为基准面１和２，２为应变片，４为工作台）??图２－１测试原理图??１１??
??过ＰＩＤ算法发送脉冲信号给伺服系统，保证钼丝与工件之间能够稳定跟随，增加??放电的效率，进而提高切割速度。开发脉冲质量检测模块，该模块能够精准分辨??脉冲处于正常放电、短路和无放电等状态。最后，进行各个系统集成与程序编写，??采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６增强型ＡＲＭ芯片进行数据处理、信息检测、串口通信、逻??辑产生等功能。开发基于Ｃ＃的上位机软件系统，通过串口将响应的用户参数传送??至下位机。进行原理图与ＰＣＢ的设计，对相应部分进行仿真分析，最终形成硬件??系统。技术路线图如图２－３所示。??蕋于裂纹柔度法残佘应力自动化数据采集系统???＿１???ｙ???Ｉ???Ｉ???Ｉ?Ｉ??￣ｌ?ｆ?￣?—丨??上位机软件?丨?Ｉ?单片机?丨?丨?线切割机床?Ｉ??｜?＿Ｉ?Ｉ?［―１１?＿＿？＿＿ｈ?ｎ１?￣－ｒ－￣￣?｜??Ｉ?▼?．?Ｉ?．．丨：Ｉ?ｖ?Ｉ?．?Ｉ?ｔ?Ｉ??Ｉ?１１?Ｉ?Ｉ?ｉ?〇?丨?Ｉ??波形显示?１?ｎ?读取应变数据?丨控１?尚频电源?丨??Ｉ??ＩＩ?Ｉ丨椐Ｉ????Ｉ制丨丨―?Ｉ??Ｉ????Ｉ???丨??；；??丨丨?ｗ?Ｉ??按钮显示?＾?数据稳定检＿?Ｓ｜?变频器??￣￣￣１?Ｉ?Ｉ?ｖ?Ｉ?Ｉ?”?Ｉ??Ｉ?｜?Ｉ?｜｜?Ｉ???Ｉ??Ｉ?参数输入?丨?丨?跟踪篇法?丨?丨?伺服迸给系统??Ｉ?］—－?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?—■］?Ｉ??Ｉ?—?￣?Ｉ?Ｉ?￣￣?￣?Ｉ?Ｉ?—Ｌ￣￣?Ｉ??Ｉ?数据记录?Ｉ?Ｉ?硬件设ｉ十?｜?｜?冷却系统??Ｉ?｜１?｜｜???｜??图２－３技术路线??
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空结构件铣削加工变形仿真技术研究与应用[J]. 丁悦,刘畅. 航空制造技术. 2019(03)
[2]基于遗传算法的飞机弱刚性件夹持方案优化设计[J]. 李西宁,王悦舜,李玉华,王守川. 航空制造技术. 2019(Z1)
[3]薄壁件残余应力变形仿真预测与切削参数优化[J]. 丛靖梅,莫蓉,吴宝海,王骏腾. 机械科学与技术. 2019(02)
[4]铝合金薄壁件加工变形的力学模型构建与分析[J]. 廖凯,张萧笛,车兴飞,陈辉,龚海. 哈尔滨工业大学学报. 2018(05)
[5]加工形态对铝合金薄壁件加工变形的影响[J]. 肖峰,吴运新,龚海,李晨,刘瑶琼,姬浩. 中南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于刚度与应力演变机制的航空整体结构件加工变形预测理论建模[J]. 黄晓明,孙杰,李剑峰. 机械工程学报. 2017(09)
[7]切削加工过程有限元仿真研究的最新进展[J]. 岳彩旭,蔡春彬,黄翠,刘二亮. 系统仿真学报. 2016(04)
[8]高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究[J]. 黄晓明,孙杰. 中国工程机械学报. 2014(03)
[9]航空铝合金薄壁件铣削变形预测研究[J]. 赵凯,刘战强,吴远晨. 工具技术. 2014(05)
[10]薄壁结构件铣削参数有限元正交优势分析及优化[J]. 胡权威,乔立红,张洪伟. 机械工程学报. 2013(21)
博士论文
[1]航空梁类铝合金结构件滚压变形校正理论及方法研究[D]. 路来骁.山东大学 2018
[2]薄壁件铣削表面质量分析及加工工艺参数优化[D]. 袁磊.武汉理工大学 2016
[3]飞机弱刚性铝合金结构件的残余应力和加工变形控制技术研究[D]. 张峥.南京航空航天大学 2016
[4]铝合金航空整体结构件加工变形机理与预测研究[D]. 黄晓明.山东大学 2015
[5]航空薄壁件精密铣削加工变形的预测理论及方法研究[D]. 白万金.浙江大学 2009
[6]复杂切削条件高速铣削加工动力学建模、仿真与切削参数优化研究[D]. 李忠群.北京航空航天大学 2008
[7]航空铝合金残余应力及切削加工变形研究[D]. 唐志涛.山东大学 2008
[8]航空整体结构件加工变形预测及装夹布局优化[D]. 路冬.山东大学 2007
[9]铣削加工过程物理仿真及其在航空整体结构件加工变形预测中的应用研究[D]. 毕运波.浙江大学 2007
[10]航空铝合金厚板初始残余应力及其对铣削变形影响的基础研究[D]. 王树宏.南京航空航天大学 2005
硕士论文
[1]大型回转体薄壁件加工变形仿真及切削参数优化研究[D]. 薛迪.吉林大学 2018
[2]TC4合金薄壁件铣削加工有限元仿真分析及加工工艺优化[D]. 马涛.天津工业大学 2018
[3]铝合金7050-T7451T型薄壁零件铣削加工参数优化分析[D]. 杨云杰.西南石油大学 2018
[4]航空铝合金薄壁件铣削加工工艺优化及有限元仿真[D]. 李丹.天津工业大学 2017
[5]2A14铝合金薄壁件高速铣削参数优化研究[D]. 魏慧.哈尔滨工业大学 2016
[6]2124铝合金薄壁结构件加工变形控制技术研究[D]. 付嘉宝.南京航空航天大学 2015
[7]航空薄壁构件加工变形研究[D]. 于春涛.上海交通大学 2015
[8]铝合金薄壁零件铣削加工仿真分析与试验研究[D]. 田庆.上海交通大学 2014
[9]薄壁件虚拟制造的切削力仿真及切削参数优化研究[D]. 谢科磊.中北大学 2014
[10]航空整体结构件数控加工变形补偿与软件开发[D]. 张阁.山东大学 2014
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