TOP24【毕业设计】长梁类铝合金结构件的数控加工工艺设计.doc文档免费在线阅读

切削进给量。

通过数据对比，研究发现，增大进给量时，对切削振动有定的抑制作用，并且高速加工在效率上的优势很明显。

四加工设备的选择数控加工设备以其高精度高效率现在已普遍使用在航空航天器结构件的加工中，数控设备主轴方式不同，可以分为三坐标，四坐标，五坐标，包括现在还有种虚拟轴任意角度，主轴转速上又可分为低速转，亚高速转，高速转，结构上又可分为立式，卧式，龙门式，加工方式还可分为数控车，数控铣，车铣复合加工中心等。

立式和龙门式是使用最广泛的，这里我们选择定梁式龙门式五坐标高速数控设备图十四，龙门铣自身稳定性好，精变形。

通过文献得知，对于此类结构件，不对称结构导致不对称去除毛坯造成的残余应力不对称释放对变形的影响远大于其他原因的影响，因此我们也主要研究残余腹板方向变形外形方向变形二〇〇年十月五日星期二应力有凸台的面需要去除大余量，所产生的残余应力也会比另外面大，结构件会如图二所示向有凸台面弯曲变形，再有结构件有面是半框面，相当于只有侧有外形面，没有外形面的侧没有刚性支撑，加工中会向这侧弯曲方式对结构件带来的影响其加工中的变形方向如下图所示。

图四目前铝合金材料加工中，锻件铸件暂时达不到使用强度要求，故毛坯大部分还是是选取高强铝合金预拉伸板材，整块毛坯直接掏空而加工成型，所以加工时加工过程来看，其变形主要有几个直接来源毛坯初始残余应力以及切削加工过程中强热力耦合作用下产生的残余应力结构件自身单边不对称的结构刀具切削力切削热在工件与刀具的接触部分发生弹塑性变形工装和装夹性质，毛坯的生产残余应力，加工工艺及零件集合特征导致加工时易产生明显的残余应力释放引起的变形，目前因控制变形而采取的保守的加工方法增加校正工序等，降低了加工效率和提高加工成本。

从典型的长梁类结构件，就会造成不同压紧部位，压紧力不同，对加工工件产生相应位移，造成变形。

这里主要分析内应力分布几何结构刀具切削及装夹方式对加工变形的影响，般采用高强铝合金预拉伸厚板和数控加工，在实际加工中，因材料具进行切削加工时，会出现过切或欠切现象，从而造成工件表面几何误差变形，对于刚性较差的薄壁结构件，装夹是引起加工变形的个重要因素。

传统装夹方式，采用压板，这种问题尤为严重，并且很少采用力矩扳手约为，约为钢的。

其弹性模量小屈强比大，在切削过程中极易产生回弹。

图三二〇〇年十月五日星期二在加工中还存在装夹力的作用下使结构件发生的变形，在结构件内部形成装夹应力场并产生相应的位移。

当刀的内在因素。

弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子间结合力的强弱的反映。

型号航空航天器所采用的铝合金材料的的弹性模量过变形才能达到新的平衡状态。

如图所示，型号航空航天器典型长梁类结构件，端有凸台，面是全框面，面是半框面，具有单边特征。

从结构件自身几何结构上看，细长，结构不对称，薄壁部位多，也是产生较大变形切削振动等均容易导致结构件变形，在切削过程中，刀具对工件的切削力，会在工件与刀具的接触部分发生弹塑性变形，并且材料不断被刀具切除，板内残余应力发生释放与重分布，原来的应力自平衡状态遭到破坏，工件只有通塑性变形，板内产生了残余应力，毛坯初始残余应力以及切削加工过程中强热力耦合作用下产生的残余应力，在重新分布后造成整体结构件整体变形。

在切削过程中切削力，会让弓箭的侧壁残生让刀变形，其产生的切削热及易导致零件变形，降低加工精度和加工表面质量。

从铝合金材料本身的特性方面来看，为获得理想的强度，铝合金毛坯板材必须经过轧制固溶拉伸时效等系列工艺流程，在这些过程中因存在不均匀的温度场和不均匀的弹内部要求不允许有缺陷裂纹，这都是需要通过控制加工共振来保证的。

图二二〇〇年十月五日星期二第章加工变形影响因素的分析及解决方案第节变形原因的分析大型结构件刚性差，切削力切削热及切削振动等均容，装夹就成为了加工质量和提高加工效率的关键。

航空航天器常规表面质量要求粗糙度，部分有配合关系的部位或是关键受力部位等表面质量要求粗糙度，所以我们此次研究需要保证最低标准表面质量粗糙度。

并且支撑筋条外形面缘条，薄壁结构件在切削力的作用下，容易产生震动，影响结构件的尺寸精度，形位精度和表面粗糙度，这类零件的壁厚与他的径向轴向尺寸相比较，相差悬殊，所以薄壁零件的刚性较差，加工易产生共振，允许变形，结构件长度大于小于，允许变形，结构件长度大于，允许变形，故我们要控制在这个范围内。

大型结构件的加工共振问题，航空航天器大部分结构件都属于薄壁结构大面积腹板支，允许变形，结构件长度大于小于，允许变形，结构件长度大于，允许变形，故我们要控制在这个范围内。

大型结构件的加工共振问题，航空航天器大部分结构件都属于薄壁结构大面积腹板支撑筋条外形面缘条，薄壁结构件在切削力的作用下，容易产生震动，影响结构件的尺寸精度，形位精度和表面粗糙度，这类零件的壁厚与他的径向轴向尺寸相比较，相差悬殊，所以薄壁零件的刚性较差，加工易产生共振，装夹就成为了加工质量和提高加工效率的关键。

航空航天器常规表面质量要求粗糙度，部分有配合关系的部位或是关键受力部位等表面质量要求粗糙度，所以我们此次研究需要保证最低标准表面质量粗糙度。

并且内部要求不允许有缺陷裂纹，这都是需要通过控制加工共振来保证的。

图二二〇〇年十月五日星期二第章加工变形影响因素的分析及解决方案第节变形原因的分析大型结构件刚性差，切削力切削热及切削振动等均容易导致零件变形，降低加工精度和加工表面质量。

从铝合金材料本身的特性方面来看，为获得理想的强度，铝合金毛坯板材必须经过轧制固溶拉伸时效等系列工艺流程，在这些过程中因存在不均匀的温度场和不均匀的弹塑性变形，板内产生了残余应力，毛坯初始残余应力以及切削加工过程中强热力耦合作用下产生的残余应力，在重新分布后造成整体结构件整体变形。

在切削过程中切削力，会让弓箭的侧壁残生让刀变形，其产生的切削热及切削振动等均容易导致结构件变形，在切削过程中，刀具对工件的切削力，会在工件与刀具的接触部分发生弹塑性变形，并且材料不断被刀具切除，板内残余应力发生释放与重分布，原来的应力自平衡状态遭到破坏，工件只有通过变形才能达到新的平衡状态。

如图所示，型号航空航天器典型长梁类结构件，端有凸台，面是全框面，面是半框面，具有单边特征。

从结构件自身几何结构上看，细长，结构不对称，薄壁部位多，也是产生较大变形的内在因素。

弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子间结合力的强弱的反映。

型号航空航天器所采用的铝合金材料的的弹性模量约为，约为钢的。

其弹性模量小屈强比大，在切削过程中极易产生回弹。

图三二〇〇年十月五日星期二在加工中还存在装夹力的作用下使结构件发生的变形，在结构件内部形成装夹应力场并产生相应的位移。

当刀具进行切削加工时，会出现过切或欠切现象，从而造成工件表面几何误差变形，对于刚性较差的薄壁结构件，装夹是引起加工变形的个重要因素。

传统装夹方式，采用压板，这种问题尤为严重，并且很少采用力矩扳手，就会造成不同压紧部位，压紧力不同，对加工工件产生相应位移，造成变形。

这里主要分析内应力分布几何结构刀具切削及装夹方式对加工变形的影响，般采用高强铝合金预拉伸厚板和数控加工，在实际加工中，因材料性质，毛坯的生产残余应力，加工工艺及零件集合特征导致加工时易产生明显的残余应力释放引起的变形，目前因控制变形而采取的保守的加工方法增加校正工序等，降低了加工效率和提高加工成本。

从典型的长梁类结构件加工过程来看，其变形主要有几个直接来源毛坯初始残余应力以及切削加工过程中强热力耦合作用下产生的残余应力结构件自身单边不对称的结构刀具切削力切削热在工件与刀具的接触部分发生弹塑性变形工装和装夹方式对结构件带来的影响其加工中的变形方向如下图所示。

图四目前铝合金材料加工中，锻件铸件暂时达不到使用强度要求，故毛坯大部分还是是选取高强铝合金预拉伸板材，整块毛坯直接掏空而加工成型，所以加工时有凸台的面需要去除大余量，所产生的残余应力也会比另外面大，结构件会如图二所示向有凸台面弯曲变形，再有结构件有面是半框面，相当于只有侧有外形面，没有外形面的侧没有刚性支撑，加工中会向这侧弯曲变形。

通过文献得知，对于此类结构件，不对称结构导致不对称去除毛坯造成的残余应力不对称释放对变形的影响远大于其他原因的影响，因此我们也主要研究残余腹板方向变形外形方向变形二〇〇年十月五日星期二应力对变形的影响及如何应对。

据最原始的加工数据，粗加工去除大余量过后，结构件会按图二所示方向变形超过下图所示，图中塞尺为，只有安排校正工序来满足后续加工，加工出合格结构件。

图五第二节变形解决的方案应力方面结构件产生变形的根本原因在于其内部的残余应力，而残余应力的产生根本是由于材料内各部分有不均匀的形状和体积变化。

在其材料成型热处理切削过程等，都会形成不均匀的残余应力。

残余应力，种是想办法消除，再种就是想办法抵消。

此类薄壁结构件去除材料改变了内残余应力释放和重新分布引起的变形。

加工的主要集中在粗加工去除大余量的时候，传统的消除的方法是时效，释放应力，再通过校正，恢复原状态。

通过实际变形的状态，可以预测和采取原材料供应状态，但在材料固定下基于实际变形状态，只考虑残余应力的影响，我们通过加工中尽量对称去除材料，合理安排加工顺序，使产品内残余应力合适释放，进而消除抵消变形，我们从以下几个方面入手。

切削加工过程引起的应力与毛坯制造的残余应力在同数量级上，但是只限于加工结