航空整体结构件铣削加工变形预测研究

为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为，提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法，阐述了接力计算的基本原理，设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统，通过将零件加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息，采用有限元模型对整体框结构零件进行了铣削加工全过程数值模拟.模拟综合考虑了材料毛坯内初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.通过铣削加工实验验证了建立的有限元模型的正确性.研究结果表明，基于接力计算的数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法，可正确预测零件加工变形.     

航空框类整体结构件铣削加工变形研究

为了揭示结构件数控加工的变形机理,提出了基于有限元的航空整体框类结构件铣削加工过程仿真方法.通过将零件的加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息,采用建立的有限元模型对双面框类结构件进行了铣削加工过程的数值模拟.数值模拟综合考虑了材料毛坯初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.在同样条件下进行了加工实验,实验结果与模拟结果比较吻合,验证了建立的有限元模型的正确性.研究表明,数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法,可正确预测零件的加工变形.     

生死单元法分析薄壁件加工变形

针对零件中薄壁结构在机械加工中容易产生变形从而影响其加工精确度和加工质量的情况.对薄壁结构特点进行了分析,建立了有限元分析模型,并采用有限元中生死单元以及移动载荷施加技术实现了对切削加工过程的模拟,得到了典型薄壁结构在不同走刀路径下的加工变形规律,并对典型薄壁结构进行了切削加工实验,进一步验证了有限元分析的正确性.研究结果表明,采用有限元中生死单元技术以及移动载荷施加方法可以模拟材料的切除过程,并且在薄壁加工时,采用两边按一定的背吃刀量进行循环往复的加工方法能够有效控制薄壁的加工变形.     

关于木几匣类部件铸造毛坯变形的数值分新

针对航空发动机机匣建喜了有限元数值分析模型。基于MSC．MARc软件的分析功能,运用有限元方法研究了机匣类薄壁部件铸造毛坯的变形,模拟了温度场、应力场及变形情况,同时对温度场、应力场及其对变形的影响进行了定性分析．为实际机匣类部件减小变形提供依据。     

静态铣削力作用下的薄板大变形有限元分析

随着对航空产品性能要求的进一步提高,现代航空工业中广泛使用整体薄壁结构零件.针对薄壁类零件刚性差,在加工过程中很容易发生大变形的情况,对薄壁件的大变形问题进行了研究分析.在冯卡曼方程的基础上,建立了在静态铣削力作用下,薄板大挠度的微分平衡方程和悬壁板的边界条件,并通过有限元软件ANSYS10.0对薄板的大变形进行了分析计算.在计算过程中,分别考虑了切削力、切削位置(x和Y方向)以及板厚对于薄板大变形的影响,结果表明:必须选择合适的切削参数,以保证零件的加工精度和加工质量,从而提高零件的加工效率.     

关于机匣类部件铸造毛坯变形的数值分析

针对航空发动机机匣建立了有限元数值分析模型. 基于MSC.MARC软件的分析功能,运用有限元方法研究了机匣类薄壁部件铸造毛坯的变形,模拟了温度场、应力场及变形情况,同时对温度场、应力场及其对变形的影响进行了定性分析,为实际机匣类部件减小变形提供依据.     

航空腔型薄壁件铣削变形的预测

针对应用在飞机中的腔薄壁件刚性差、极易产生加工变形,从而导致加工精度难以保证的问题,采用三维有限元方法,对在铣削力和初始残余应力场作用下的航空薄壁框类零件的加工变形进行了分析计算,得到了其加工变形规律。最后通过铣削试验验证了得到的变形规律的正确性,本研究可为预测和控制航空腔薄壁零件的加工变形提供方法和依据。     

基于ANSYS车削加工中切削热对工件变形的分析

切削热是影响零件加工误差的一个主要因素,同时也影响零件的表面质量。对Φ50长100mm的45~#棒料进行实验,得到工件不同长度下对应节点的各个变形量,通过理论计算和有限元仿真的方法比较了工件在切削热下的变形,分析两者的数据得到了工件受切削热引起的变形误差曲线,相对误差在5%以内,从而验证了有限元方法的有效性。     

薄壁零件的制造工艺研究现状

薄壁零件制造过程中的变形控制研究是现代制造领域的重要课题。介绍了薄壁零件的结构特点,分析了加工变形的影响因素,表明材料与结构、装夹工艺、切削力与切削热、以及残余应力是造成薄壁零件变形的主要原因。并在此基础上总结了相应的控制方法,给出了相关技术的发展趋势。只有考虑薄壁件全局的影响因素,结合理论建模、仿真分析和试验相结合的手段才能更好地进行薄壁件产品加工变形的分析与控制,提高薄壁件量产的成品率和加工质量,为控制薄壁零件变形提供了依据。     

某型钛合金航空零件表面粗糙度的切削实验研究

针对某型钛合金航空零件,通过切削实验,研究了刀具螺旋角、切削速度和每齿进给量对零件表面粗糙度的影响,在此基础上,为零件的切削加工选择了较为合理的刀具和切削参量,获得了合格的加工质量和较好的经济效益。     

初始残余应力和切削残余应力对薄壁件加工变形的影响

为了研究毛坯件的初始残余应力和切削加工过程中产生的切削(残余)应力对薄壁件变形的影响,对铸造铝合金锥形体毛坯薄壁件进行钻孔法残余应力测试,根据测试结果分别建立包含初始残余应力的有限元切削模型、没有初始残余应力的有限元切削模型及采用有限元生死单元法的模型,并进行分析.3种模型的对比结果表明:初始残余应力与切削(残余)应力均对加工结束后工件的变形产生显著的影响,其中切削(残余)应力对于变形的影响最大.     

Optimization of material removal strategy in milling of thin-walled parts

The optimal material removal strategy can improve a geometric accuracy and surface quality of thin-walled parts such as turbine blades and blisks in high-speed ball end milling.The dominant conception in the material removal represents the persistence of the workpiece cutting stiffness in operation to advance the machining accuracy and machining efficiency.On the basis of theoretical models of cutting stiffness and deformation,finite element method (FEM) is applied to calculate the virtual displacements of the thin-walled part under given virtual loads at the nodes of the discrete surface.With the reference of deformation distribution of the thin-walled part,the milling material removal strategy is optimized to make the best of bracing ability of still uncut material.This material removal method is summarized as the lower stiffness region removed firstly and the higher stiffness region removed next.Analytical and experimental results show the availability,which has been verified by the blade machining test in this work,for thin-walled parts to reduce cutting deformation and meliorate machining quality.     

大型航空结构件比较式优化设计

大型航空整体结构件在加工过程中在切削力、切削热、零件刚度等多种因素的影响下，很容易产生变形，从而影响结构件本身的性能。文章利用大型有限元分析软件ANSYS，针对大型结构件的不同铣削位置变形问题进行有限元分析，根据应力分布分析的结果，找出结构件薄弱环节，进而进行优化设计。通过优化较大地提高了结构件性能。     

薄壁板高速铣削加工过程中的让刀误差预测

为了研究薄壁工件在铣削加工过程中的让刀误差以及获得使让刀误差较小的优化铣削参数，以薄壁板为例，在进行高温拉伸试验和高速压缩试验获得材料力学性能的基础上，建立了薄壁板铣削过程的热力耦合有限元模型.通过模拟螺旋立铣刀与工件材料之间相互的物理作用，获得了铣削力的变化曲线和铣削热的分布，同时得到了在刀具与工件之间物理作用下壁板随刀具的旋转与进给运动而产生的让刀变形，从而得到了薄壁板在铣削过程中的最大让刀误差.根据该有限元模型的结果可以优选薄壁件铣削用量，优化刀具几何形状，弥补让刀变形.     

Machining Deformation Prediction of Thin-Walled Part Based on Finite Element Analysis

For the problems of machining distortion and the low accepted product during milling process of aluminum alloy thin-walled part, this paper starts from the analysis of initial stress state in material preparation process, the change process of residual stress within aluminum alloy pre-stretching plate is researched, and the distribution law of residual stress is indirectly obtained by delamination measurement methods, so the effect of internal residual stress on machining distortion is considered before finite element simulation.Considering the coupling effects of residual stress, dynamic milling force and clamping force on machining distortion, a three-dimensional dynamic finite element simulation model is established, and the whole cutting process is simulated from the blank material to finished product, a novel prediction method is proposed, which can availably predict the machining distortion accurately. The machining distortion state of the thin-walled part is achieved at different processing steps, the machining distortion of the thin-walled part is detected with three coordinate measuring machine tools, show that the simulation results are in good agreement with experimental data.     

Modified Layer-Removal Method for Measurement of Residual Stress in Pre-stretched Aluminium Alloy Plate

Residual stress is one of the factors affecting the machining deformation of monolithic structure parts in the aviation industry. Thus,the studies on machining deformation rules induced by residual stresses largely depend on correctly and efficiently measuring the residual stresses of workpieces. A modified layer-removal method is proposed to measure residual stress by analysing the characteristics of a traditional layer-removal method. The coefficients of strain release are then deduced according to the simulation results using the finite element method( FEM). Moreover,the residual stress in a 7075T651 aluminium alloy plate is measured using the proposed method,and the results are then analyzed and compared with the data obtained by the traditional methods. The analysis indicates that the modified layer-removal method is effective and practical for measuring the residual stress distribution in pre-stretched aluminium alloy plates.     

复杂薄壁件装夹变形控制研究

针对复杂铝合金薄壁体装夹定位方式较难选定、变形量较大及产品废品率较高等问题,采用Ansys有限元分析了不同装夹方式下工件变形位移量和变形应力绝对值。通过分析装夹变形的影响因素,借助数学建模、理论分析、数值模拟等手段,采用Ansys有限元对其力学模型进行探讨,通过这些力学模型,建立薄壁件的有限元模型;比较不同装夹方式下工件的变形位移量及应力绝对值大小。分析表明,在狭长面采用整个面夹紧方式,工件的变形量最小,从而有效减小薄壁件的变形量,保证加工质量。     

Study on Simulation of Machining Errors Caused by Cutting Force

1 Introduction With improving requirement for product performance , more perfect machining quality of work-piece is re-quired . To meet precisionrequirement for machining, many scholars devote themselvesinto studying si mulationof machining errors resulted fromcutting force ,vibration,cutting heat ,cutter shape errors ,as well as toolsmovement errors .Svetan Ratchev and Evan Govender[1]studied affection of thin-wall part’s deflection on ma-chining errors andsuggested a method of calculating …     

考虑畸变的开口薄壁构件变形方程及其应用

为简化考虑截面畸变的薄壁杆件力学分析,提出一种把薄壁杆件拆分为两个较简单的部分分别分析、按需综合的方法。该文重点探讨截面畸变变形的效应分析：首先基于薄板小挠度弯曲理论,建立矩形板条的面外弯曲变形方程,然后适当简化截面畸变的变形形式和平衡条件,实现反映开口薄壁杆件畸变和扭转性能的“板件面外弯曲综合抗力体系”分析,最后与另文探讨的薄壁杆件“板件面内拉弯综合抗力体系”的分析进行综合,建立考虑截面畸变的开口薄壁杆件常微分变形方程。与目前较为常用的广义梁理论及有线条法相比,该方法无需进行截面正交分析或假定变形沿杆长的分布。为提高方法的实用性,文中还基于该变形方程,探讨了薄壁杆件单元刚度方程等矩阵位移法诸实现要件,据此编制的通用程序计算结论与基于壳单元的ANSYS软件算例结论吻合良好。     

航空发动机典型零件加工技术与刀具应用分析

随着国家科技的进步,航空制造业已成为衡量国家发达水平的重要因素之一.航空发动机是飞行器的核心部件,因此发动机典型零部件的加工技术与刀具应用对航空业的发展起着重要的作用.由于航空零件多为难加工材料,不但对加工技术有高的要求,对加工用的刀具要求更高.本文针对航空发动机典型零件材料及特性、加工技术的现状与刀具应用进行了分析;对航空典型零件加工用刀具材料及特性探讨,并结合刀具磨损对加工精确度的影响,对多轴高速加工刀具的磨损进行仿真分析,同时针对多轴高速铣削特点对航空航天钛合金零件的专用刀具进行设计,为今后我国航空发动机典型零件的高效、高精确度加工打下一定的基础.