銑削加工過程物理仿真及其在航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形預(yù)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、整體結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工變形是航空制造技術(shù)所面對的最突出問題之一，嚴重地阻礙了航空制造業(yè)的發(fā)展。因此，實現(xiàn)航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形的預(yù)測和控制具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文以加工變形預(yù)測為目標，采用理論分析、力學建模、有限元模擬和實驗驗證等手段，對航空整體結(jié)構(gòu)件銑削加工過程物理建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。 第一章闡述了論文研究的背景和意義，分別總結(jié)了切削加工過程物理仿真和航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了

2、本文的研究目標、意義、內(nèi)容和總體框架。 第二章在銑削加工機理理論分析的基礎(chǔ)上，將復(fù)雜的銑削加工過程等效簡化為基本的直角/斜角切削過程的組合。進而，通過正交直齒銑削實驗，建立了硬質(zhì)合金刀具切削加工航空鋁合金7050-T7451過程中切削基本量與切削參數(shù)之間的經(jīng)驗公式，為后續(xù)銑削力和銑削熱建模提供基本輸入?yún)?shù)。 第三章基于刀齒微元化思想，建立了銑削力預(yù)報機械力學模型和統(tǒng)一力學模型。通過銑削力實驗，對比研究了兩種銑削力模型的預(yù)

3、報精度和各自的優(yōu)缺點，并間接驗證了第二章所建立的切削基本量經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷恼_性。 第四章在銑削加工熱力學模型簡化的基礎(chǔ)上，分別針對直齒立銑加工和螺旋齒立銑加工，研究了熱源強度解析計算、熱載荷離散與動態(tài)施加等關(guān)鍵技術(shù)，建立了基于給定熱源法的工件銑削溫度場三維有限元模型，模擬得到單齒進給切削過程中工件溫度場的動態(tài)變化過程。 第五章著眼于航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控銑削加工全過程動態(tài)物理仿真，架構(gòu)和開發(fā)了數(shù)控銑削加工物理仿真原型系統(tǒng)，并深入

4、研究了刀位軌跡文件解析、材料去除、動態(tài)銑削載荷施加、網(wǎng)格自適應(yīng)及動態(tài)網(wǎng)格數(shù)據(jù)維護、接力計算方案等有限元建模與仿真過程自動化關(guān)鍵技術(shù)。 第六章借助數(shù)控銑削加工物理仿真原型系統(tǒng)，針對典型航空結(jié)構(gòu)件整體加工變形和局部加工變形問題，分別建立了銑削加工過程有限元模型，預(yù)測了零件的加工變形，并通過實驗驗證了本文所采用的銑削加工全過程有限元建模策略的正確性和有效性。 第七章對全文的研究工作進行了總結(jié)，并對有待進一步研究的內(nèi)容進行了展望