【正文】 市級電大: 四川省電大直屬學院 專 業(yè): 機 電 一 體 化 年 級: 2022 年 9 月 學 號: 1251001250778 指導老師: 高 曉 琴 中央電大畢業(yè)設計(論文)四 川 電 大 畢 業(yè) 設 計(論文)誠 信 承 諾 書本人慎重承諾和聲明：所撰寫的《長梁類鋁合金結(jié)構件的數(shù)控加工工藝設計》是在指導老師的指導下自主完成，文中所有引文或引用數(shù)據(jù)、圖表均已注解說明來源，本人愿意為由此引起的后果承擔責任。進而確定了總體加工方案，并進行分析研究并解決。關鍵詞：鋁合金，變形，剛性，加工方案。加工中由于剛性差引起的共振同樣影響著結(jié)構件的加工穩(wěn)定性，影響表面質(zhì)量，還可能造成內(nèi)部缺陷（裂紋等），刀具極易磨損(甚至崩刃) ，機床連接受到破壞，嚴重時甚至使切削加工無法繼續(xù)進行；振動中產(chǎn)生的噪音也將危害操作人員的健康。圖 一二、 主要內(nèi)容　大型結(jié)構件的加工變形問題，涉及力學、材料成形加工、切削加工和機械制造多個中央電大畢業(yè)設計(論文)學科領域，本工藝研究從引起變形的因素入手分析，采用理論建模、和實驗驗證相結(jié)合的方法分析和對比數(shù)控加工中零件變形情況。經(jīng)過預拉伸應力釋放，則應力降低，分布會更復雜，在整個厚度內(nèi)從壓到拉反復變化幾次，見圖二，引至文獻 【12】 。并且內(nèi)部要求不允許有缺陷（裂紋），這都是需要通過控制加工共振來保證的。如圖一所示，某型號航空航天器典型長梁類結(jié)構件，一端有凸臺，一面是全框面，一面是半框面，具有單邊特征。其彈性模量小、屈強比大，在切削過程中極易產(chǎn)生回彈。這里主要分析內(nèi)應力分布、幾何結(jié)構、刀具切削及裝夾方式對加工變形的影響，一中央電大畢業(yè)設計(論文)般采用高強鋁合金預拉伸厚板和數(shù)控加工，在實際加工中，因材料性質(zhì)，毛坯的生產(chǎn)殘余應力，加工工藝及零件集合特征導致加工時易產(chǎn)生明顯的殘余應力釋放引起的變形，目前因控制變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。據(jù)最原始的加工數(shù)據(jù)，粗加工去除大余量過后，結(jié)構件會按圖二所示方向變形超過2mm（下圖所示，圖中塞尺為 2mm），只有安排校正工序來滿足后續(xù)加工，加工出合格結(jié)構件。此類薄壁結(jié)構件去除材料改變了內(nèi)殘余應力釋放和重新分布引起的變形。以較快的速度切削，縮短加工時間，切削區(qū)的熱量來不及傳給工件，所以不部分熱量留在鋁屑中，由鋁屑帶走，工件基本不受切屑熱的影響，也就消除了切削熱帶來了的應力變形。彈性變形趨于復原，但受到表層金屬的牽制，因而在表層造成應力狀態(tài)。圖 六在加工方法上，程編刀具的軌跡要避免重復，避免刀具碰傷已加工變形的切削面；框面的粗加工，要選擇層優(yōu)先，應力得以均勻釋放；進退刀方式應采用斜向或圓弧，并且角度＜10176。預先加工也是行之有效的工藝方法。下圖為實驗件，按我們工藝設計的結(jié)構，為對稱設計，使用 20220 轉(zhuǎn)高速設備工藝凸臺工藝凸臺工藝凸臺沉頭螺釘毛 坯工 件中央電大畢業(yè)設計(論文)加工，采取快速切削。設計專用工裝（圖四）可以對結(jié)構件進行有效的支撐，增強結(jié)構件自身剛度，控制變形的同時也增強加工剛性，提高加工質(zhì)量和加工效率。從設備的安裝開始，隔震地基、傳動系統(tǒng)缺陷等等。引至文獻【17 】 ，加工設備受迫振動占 50%~60%，自激振動占 30%~40%。下圖為腹板振紋及緣條內(nèi)形振紋。 二、加工方案的準備結(jié)構件能否順利加工成型，合理的加工方案很重要，加工方式、方法，工序的安排，粗加工余量控制，是否需要半精加工，怎么樣剛性最好，震動最小，如何保證尺寸，達到設計要求。 以內(nèi)，所以這個工藝孔的加工需要安排在半精加工或精加工后，切削基本完成，這樣不會再產(chǎn)生更多切削應力而使孔位變化。精加工先加工外形面，滿足型面測量的需求后，再進行內(nèi)形面的精加工，內(nèi)形面先加工側(cè)壁，這時腹板面有足夠的強度拉住側(cè)壁，而腹板面會由工藝凸臺或工藝支撐來增強剛性。但是，隨著薄厚越來越小，剛性下降，會誘發(fā)切削振動，因此，對于薄壁結(jié)構件，在保證加工效率的前提下，首選高速切削方式，以原理工藝系統(tǒng)的固有頻率。切削進給量 2022mm/min。此長梁類型結(jié)構件如果選用高速設備（主軸轉(zhuǎn)速 20220 轉(zhuǎn)/min 以上），粗加工，刀具直徑 32mm，底角 R3，徑向切深可以選取 16mm，軸向切深 4mm，切削進給量 8000mm/min。切削進給量 6000mm/min。五坐標高速切削可以快速一次性加工完全部開角部位和閉角部位，縮短加工時間，較少切削應力，提高加工效率。刀具的幾何參數(shù)中的螺旋角過小，在側(cè)壁切削中，沖擊力過大，不利于側(cè)壁的切削，因此，刀具的螺旋角一般選 30176。關于刀具底角 R 的選擇，R 值越大，切削越鈍，震動大，但刀具壽命長，R 值越小，切削越鋒利，震動越小，但刀具壽命短。液 壓 刀 柄 內(nèi) 存 在 有 高 壓 油 液 壓 力 ， 當 刀 具 被 夾 緊 時 ， 內(nèi) 藏 的 油 腔 結(jié) 構 及 高 壓 油 的存 在 大 大 地 增 加 了 結(jié) 構 阻 尼 ， 可 有 效 防 止 刀 具 和 機 床 主 軸 的 振 動 。如下圖所示圖 十五我們經(jīng)過試驗件的實驗數(shù)據(jù)總結(jié)，設計專用的工裝墊板。不同規(guī)格的鋁合金材料也同樣存在這樣的問題，如 7045 和 7075，同理也需要作好記錄。二、工具主要集中在刀具上，刀具在加工過程中可能會因為壽命，加工余量不合理，主軸轉(zhuǎn)速和切削進給不協(xié)調(diào)等問題導致?lián)p壞，如果操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，損壞的刀具會產(chǎn)生積削瘤，造成更多的切削熱，擠壓加工區(qū)域，還可能損壞刀套，嚴重損壞加工設備。再有設備故障，粗加工時停機時間過長，精加工時異常震動，冷卻液系統(tǒng)失靈，切削堆積未及時排出，也同樣會對加工變形和剛性造成影響。 之前控制變形通常采取保守的措施（較低切削參數(shù)，增加校正工序），增加成本，延長加工周期，降低了加工效率。而采用高速切削加工技術，選擇合理的刀具參數(shù)，優(yōu)化工藝方案，對結(jié)構件進行合理工藝結(jié)構設計、合理的工藝裝夾方式等都將是變形、振動控制最有效的策略。鋁合金及其加工手冊。上海：上?？茖W技術文獻出版社。薄壁結(jié)構件加工變形分析及控制方案{J}。金屬切削加工中的振動分析及控制途徑。航空鋁合金整體結(jié)構件數(shù)控加工變形控制現(xiàn)狀分析。解決鋁合金加工變形的方法。 北京航空航天大學機械工程及自動化學院、成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司制造工程部，2022【13】曹巖、白瑀、何永強、李云龍。哈爾濱工業(yè)大學 材料科學與工程學院，2022【15】Louis Caldarera Jr. Stress Management Cutting Tool Engineering，1996，48（2）【16】何理瑞。鹽城工學院 優(yōu)集學院，2022中央電大畢業(yè)設計(論文)致謝在本次工藝設計中，高曉琴老師在方案確定、結(jié)構設計、剛度分析、參數(shù)選擇等方面給予了多次指導，使本次工藝設計能夠順利完成，提高了設計者對鋁合金材料加工特性的認識，學習到鋁合金切削的相關知識，特別是掌握工藝結(jié)構設計要領，理論聯(lián)系實際，提高了實際工作能力，為以后更好的工作打下了堅實