基于低应力制造的机床基础件精度保持性研究

围绕高精度机床基础件的低应力制造问题,对铸造、机加工环节的残余应力分布及变化规律进行研究,提出基于残余应力的机床导轨定位精度分析方法。建立铸造过程、机加工过程残余应力分析数学模型,并采用有限元软件对某叶轮加工中心的床身铸造和导轨安装面机加工进行分析,得到残余应力分布及变化情况。在此基础上对残余应力再分布后床身的导轨安装基面的变形进行了预测。分析结果对机床大型基础件的低应力制造提供理论依据,有效保证基础件精度和稳定性。     

基于残余应力分析的加工中心定位精度保持性研究

基于残余应力分析对加工中心的定位精度保持性进行了研究,提出一种考虑残余应力影响的定位误差分析方法。首先分析了产生残余应力的主要制造工艺环节,采用有限元法对国内某机匣加工中心床身进行了残余应力分析,得出了该床身在铸造与机械加工环节后的残余应力大小及分布情况。在此基础上对残余应力释放后床身-导轨安装基面的变形进行了预测。通过与试验数据的对比,验证了有限元建模的可信性。最后对残余应力释放引起的导轨定位误差进行了计算。     

精密镗床床身制造过程残余应力的仿真与试验研究

针对残余应力会造成精密镗床精度保持性变差的问题,对精密镗床床身制造过程中的残余应力进行了仿真和试验研究。应用ProCAST与ABAQUS软件对精密数控卧式坐标镗床床身的铸造、粗加工和热时效工艺进行数值模拟,得到各工序中床身残余应力的分布规律。基于钻孔应变法对床身关键点残余应力进行跟踪试验,结果表明,在精密镗床床身制造过程中,残余应力仿真结果与试验结果基本吻合,从而验证床身制造过程多工序连续仿真的有效性。     

谐波振动消除机床铸件残余应力的应用分析

对应用谐波振动消除机床床身铸造残余应力的方法进行了实验研究。实验结果的对比表明,该方法能够显著地降低铸件生产中残余应力对铸件精度的影响,是一种可显著缩短机床生产周期的新型工艺方法。     

X射线法测量铸造支座的残余应力

采用无损X射线衍射技术,利用X-350A型X射线应力测定仪的侧倾固定ψ法测量铸造支座的残余应力,得到铸造支座底部和铸造支座圆柱部位的残余应力值以及一般分布规律。采用标准偏差计算方法得出铸造支座底部和圆柱部位残余应力的取值区间,为今后支座铸造工艺设计、制造、支座结构设计等提供指导,改善热处理工艺。     

大型数控机床低应力高精度床身铸造技术

以某公司生产的大型机床床身铸件为研究对象,研究通过在床身铸件铸造过程中,应用高频振动工艺控制铸件的凝固过程,改善铸件的金相组织和相组成均一性,进而改善床身铸件的尺寸精度。通过高频振动对大型床身铸件进行凝固晶粒细化消除内应力根源,同时应用热处理时效进一步进行应力消除,再利用盲孔法检测铸件的残余应力。利用扫描电镜(SEM)观察材料的显微结构,并进行相应的相结构和成分分析。结果显示,床身铸件应用振动凝固工艺,有效地消除工件内部的残余应力,经振动凝固可有避免凝固过程中的残余应力28.72%。床身铸件经热时效处理后,应力消除92.64%。综合应用振动凝固工艺及热处理时效之后,其II类残余应力有效消除≥95%。它为生产该类型产品提供技术参考和指导。     

某机床床身残余应力仿真分析研究

以某加工中心床身铸件为研究对象,提出一种基于残余应力影响的定位精度分析方法。首先对某加工中心床身进行铸造残余应力仿真分析,得到了床身残余应力云图;随后以铸造残余应力场为初始载荷,采用生死单元法模拟去除材料过程对导轨安装面变形进行了预测。结果表明,随着材料的逐层去除,导轨安装面变形挠度值变化不大,其最大变形量约为5μm,并呈上凸状。可知,床身毛坯初始铸造残余应力分布规律对床身导轨安装面加工变形具有重要影响。     

可量化应变式振动时效

振动时效工艺主要是通过让工件产生变形振动,达到消除、减小和均化各种铸件、焊接件、锻件、机加工件的铸造热应力、焊接残余应力、热锻表面应力、切削应力、冲压应力的目的。     

低应力机床铸铁件取消人工时效工艺的铸造应力测试与控制技术

本文用Ｘ射线应力仪研究了低应力高强度灰铸铁从表面开始沿怪深分布的残余应力测试方法，通过对机床床身铸造应力的实测，结合应力场的数值分析结果，提出了灰铸铁件在应用取消人工时效工序的同时控制热应力符合质量指标的监测技术。     

大型轧机机架残余应力的测定

二重集团公司整体铸造的GS-20Mn5V大型轧机机架,重约400 t.铸件清理时发现裂纹,必须进行焊补和焊后整体消应.为确定焊补工艺和了解机架消应前后残余应力的实际分布状态,找出高应力区的位置,对工艺评定试板和机架在消应前后的残余应力进行了测定,解决了大型铸造轧机机架残余应力测定的难题.     

高速精密磨削18CrNiMo7-6表面残余应力试验研究

18CrNiMo7-6渗碳淬火齿轮钢具有较高的强度和优良的机械性能,在风电减速器齿轮和高速机车齿轮等领域应用广泛。磨削是用于实现零部件的最终表面质量的一种重要的机械加工方式,其中表面残余应力在零部件的疲劳寿命中起重要作用。为了研究高速磨削表面的残余应力分布状态,设计了磨削过程中磨削温度和磨削力的测量方案,以单因素试验分析方法为主。以高速精密磨削不同的工艺参数产生的磨削力和磨削热为对象以分析表面残余应力,得出以下结论:较小磨削深度的情况下,高速磨削过程中磨削温度存在萨洛蒙曲线,对磨削表面残余应力的产生有较大影响主要为磨削热,磨削力影响不明显;沿磨削的不同方向的残余应力的绝对值有差别,垂直于磨削方向的绝对值较大。     

零件结构形式对铣削加工变形的影响研究

在弹塑性理论的基础上,建立了三维铣削仿真加工变形场的有限元分析模型,利用"单元生死"技术仿真了加工过程中材料的去除.研究了零件结构不同,加工过程中毛坯初始残余应力的释放对加工变形的影响,通过仿真数据与试验数据相比较,结果表明,只要建立正确的三维有限元分析模型,完全可以实现对零件加工变形规律的预测;工件毛坯残余应力在铣削加工过程中对称释放有利用减小零件加工后变形.     

Machining distortion minimization for the manufacturing of aeronautical structure

The distortion of machined parts is a major concern in the manufacture of aeronautical monolithic structures. We investigated the influence of material removal partition on residual stress in high-strength aluminum alloy parts to minimize machining distortion. In the present study, a methodology of minimizing machining distortion based on an accurate cross-sectional residual stress determination is presented, which can be applied to avoid or minimize part distortions in advance by adapting machining strategies or process conditions. A powerful contour method was used first to measure bulk residual stress within the blank. Next, a finite element model was applied to predict machining distortion based on measured residual stress for analyzing part distortion. Finally, experimental verification was provided by comparing measured distortion and predicted distortion by the finite element analysis. This simulation showed that part distortion is mainly affected by the partition of material removal in T-shaped components. Our results also indicate that distortion can be minimized by optimizing the partition of material removal to ensure a symmetrical distribution of residual stress in the part so that the residual stress-induced bending moment could reach self equilibrium.     

Effects of tool diameters on the residual stress and distortion induced by milling of thin-walled part

Residual stress has a sustained impact on the deformation of thin-walled parts after processing, raising the strict restrictions required in their using procedure. In general, with regard to thin-walled parts, different processing parameters will affect the distortion and residual stress generation of the workpiece, which play the key role in the machining. However, controlling the material removal rate is also quite critical to machining of thin-walled parts. In order to reach these goals, based on the relation between residual stress and uncut chip thickness (UCT), a method is proposed by optimizing the milling tool diameters. The research finding reveals that, by improving the tool diameter, at the same circular position, smaller UCT can be achieved. In addition, take 6 and 12 mm tool diameter as analysis cases; larger tool diameter can reduce the residual tensile stress distribution significantly (the ratio ranges from 13.9 to 34.7 %) and improve the material removal rate. Moreover, a typical thin-walled part is evaluated using different tool diameters (6 and 12 mm) by experiments, as the final distortion can be decreased by 60 % with 12-mm tool diameter. The distribution of machined surface and subsurface residual stress is turning to be more uniform. Hence, it proves that, under the goals of maintaining machining accuracy and material removal rate, also improving the distribution of residual stress, it is possible to achieve by controlling the UCT (tool diameters) in the processing of thin-walled. All these findings can help to enhance the milling precision of thin-walled parts, as well as control and optimize the residual stress distribution.     

铝合金板淬火应力与框形零件变形的数值分析

在ABAQUS软件中模拟了2A12铝合金的淬火过程,进行了实际板材淬火和钻孔法应力测量试验,仿真所得板材表面应力值与实际测量结果误差约为10.1％～16.5％,且都具有对称分布的特点,说明通过淬火仿真获得的板材内应力分布与实际淬火相吻合.基于仿真的应力分布进行加工仿真,研究了单框零件相对板厚位置对加工变形的影响,提出了由板材加工框形零件的加工变形控制策略.     

Computer simulation and experimental study of machining deflection due to original residual stress of aerospace thin-walled parts

Aerospace thin-walled parts have a complex structure and high accuracy. Factors such as original residual stress, fixing, and machining may make low-rigidity parts deform easily, which is difficult for traditional craftwork to forecast and control. Especially in machining big aerospace parts, original residual stress has a great effect on machining deflection. In this paper finite element model of original residual stress is established to analyze the corresponding deflection by machining aerospace thin-walled parts. Simulation results are validated consistent with experimental results approximately. At last the paper puts forward the corresponding mend methods to control the deflection caused by original residual stress during the actual machining process.     

基于WRD130Q机床的气缸盖多轴点位加工编程应用研究

介绍了一种气缸盖多轴点位加工的参数变量编程技术。基于WRD130Q落地镗铣加工中心的多轴加工应用技术,根据大功率船用低速柴油机零件气缸盖的孔系分布特性,对气缸盖零件的多轴数控加工编程应用进行了较深入的理论与实践的研究;并利用西门子SINUMERRIK 840D数控系统的参数变量编程格式,设计编制了一套多轴点位加工的程序模板,为大功率船用低速柴油机零件的多轴加工应用提供了一套有效的数控加工编程方案。     

钛合金铣削加工表面残余应力研究

金属切削加工引起的残余应力对零部件变形、疲劳性能有重要影响,通过选择合适的加工参数对其进行控制是可能的。目的在于研究钛合金铣削加工中铣削参数对已加工表面残余应力的影响,利用X射线衍射技术测量进给方向和铣削方向的残余应力。为保证X射线应力测量精度,采用摇摆法和峰拟合定峰方法。试验结果表明,钛合金顺铣加工表面残余应力表现为压应力,主要是由于刀具后刀面与已加工表面的挤光效应起主导作用所致。沿铣削方向和进给方向,切削参数对工件表面残余应力影响具有差异性。通过控制切削参数有可能生成定制化的应力。     

钛合金TC4退火数值模拟

毛坯残余应力对薄壁件整体加工变形有重要影响。利用大型通用有限元软件ANSYS10.0对钛合金TC4进行退火过程数值模拟研究,通过数值模拟获得了退火过程中温度的变化、残余应力的分布及最终冷却后的残余应力状态。为研究TC4的加工变形规律,提供了具有初始残余应力场的数字化毛坯。