【正文】 設(shè)備的選擇，工藝裝夾的方式，刀具、工量具的選取等等，來逐一分析解決。顫振的產(chǎn)生會是由模態(tài)耦合顫振理論及不同材料、刀具引起切削力變化而產(chǎn)生的顫振等。 其中自激振動是加工中遇到的主要振動形式。 一般，切削過程中產(chǎn)生的振動都具有 自由振動、強 迫振動和自激振動。 若加工中產(chǎn)生了振動， 刀具 與工件間將產(chǎn)生相對位移，會使加工表面產(chǎn)生振痕，嚴重影響 結(jié)構(gòu)件 的表面質(zhì)量和性能；刀具極易磨損 (甚至崩刃 )，嚴重時甚至使切削加工無法繼續(xù)進行；振動中產(chǎn)生的噪音還將危害操作者的身體健康。 圖 十 二 塞尺，不入 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 二 章 加工剛性 的 影響 因素 分析及解 決方案 第一節(jié) 加工剛性的影響因素分析 金屬切削加工中 會因為剛性差而 產(chǎn)生振動 ，這 是一種十分有害的現(xiàn)象。壓緊采用沉頭螺釘（圖二），沉頭螺釘?shù)膬?yōu)勢在于壓緊力直接傳遞到工藝凸臺，工藝凸臺整體與 結(jié)構(gòu)件 連接，壓緊力的大小、不均勻都不會對加工狀態(tài)有直接的 影響，并且沉頭螺釘埋在工藝凸臺里面，不會對加工造成干涉，可以提高加工效率。 增加輔助支撐、壓緊點，分散受力點、增加壓緊接觸面積，還可以把單邊不對稱結(jié)構(gòu)，設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)，對于薄壁且面積大的腹板面，還可以采取真空平臺吸附裝夾方式。 圖 十 二 、裝夾方式方面 裝夾的夾緊力產(chǎn)生在工件與工裝之間的接觸區(qū)域上，理想的工裝墊板是平面度為“ 0”，不過在實際加工中由于制造、設(shè)計等等原因， 工件與工裝墊板貼合壓緊后，會在夾緊力的作用下變形，原始的工裝采取標準件拼裝， 不能適應(yīng)結(jié)構(gòu)件的形狀， 其裝配間隙、公差對控制變形影響很大。 我們研究的長梁類結(jié)構(gòu)件，毛坯總量約 30kg，而最后的成品重量僅為 ， 見下圖 圖 八 從 結(jié)構(gòu)件自身剛度入手，增強剛度抑制一部分變形 ，在結(jié)構(gòu)件的自身 幾何結(jié)構(gòu) 上，其不對稱的特征引起的變形，我們 通過 套材方式及 工藝凸臺進行結(jié)構(gòu)補充，讓其完整，成為近似對稱結(jié)構(gòu)， 即達到對稱銑削， 并且工藝凸臺的增設(shè)可以增強其自身剛度，從而抵消其因 不對稱的 幾何結(jié)構(gòu)引起 應(yīng)力 變形，增設(shè)的工藝凸臺如圖 九 所示， 圖 九 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(shè)計 (論文 ) 采用套件的方式，增設(shè)中間的工藝凸臺，讓 結(jié)構(gòu)件 成為近似對稱的結(jié)構(gòu)，補償半框面一側(cè)沒有的外形面，這樣在外形方向（圖 四 ）的變形將被抵消；并且工藝凸臺會增強 結(jié)構(gòu)件 自身的剛度，在有凸臺的一面去除大余量過后，會減少腹板方向（圖 四 ）的變形。對毛坯很大，工件很小的，由于其余量很大，其切削所產(chǎn)生的切削力大，切削熱多，變 形也會很大。 圖 七 圓弧進刀 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 在加工順序上，要降低毛坯的內(nèi)應(yīng)力，采用自然或人工時效及振動處理，均可有效消除內(nèi)應(yīng)力。盡量不采取垂直進退刀，減少對工件的作用力；當(dāng)然切削刀具要保持鋒利，良好的切削狀態(tài) 。在 文獻 【 15】 中提出殘余應(yīng)力管理技術(shù)（ RSM） ，從不同的角度討論減小殘余應(yīng)力的方法，對于刀具前角，該文指出，前角每增加 1 度，切削溫度及切削力會降低 10%。 參考圖六，腹板變形的示意圖，引至文獻 【 12】 。 在刀具切削去除材料后，里層金屬有彈性的恢復(fù)，即在已加工表面形成之后，因刀具的作用力消失。 去除 大余量 材料 加工 ， 借助高速加工的轉(zhuǎn)速高，切削力低 ，再輔以冷卻液，釋放切削熱，對應(yīng)熱塑變形效應(yīng)（在切削過后產(chǎn)生的切削熱使表層收縮多，里層收縮少。 切削加工過程引起的應(yīng)力與毛坯制造的殘余應(yīng)力在同一數(shù)量級上，但是只限于加工結(jié)構(gòu)件表面 ， 加工后零件內(nèi)的殘余應(yīng)力釋放導(dǎo)致變形，我們 從加工設(shè)備上， 選擇工作穩(wěn)定性好的 高速 切削 設(shè)備，主軸轉(zhuǎn)速 20xx0 轉(zhuǎn)以上，切削速度8000mm/min 以上， 軸向切深可達到 4mm，徑向切深可達到 50%刀具直徑， 并且加工前要對主軸進行充足 的預(yù)熱，使其達到平衡狀態(tài)，這里高速主軸熱變形會導(dǎo)致主軸伸長，刀具也會受熱伸長，就會導(dǎo)致工件尺寸超差，故高速主軸預(yù)2mm 塞尺， 可 入 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 熱很必要。 加工的主要集中在粗加工去除大余量的時候， 傳統(tǒng)的消除的方法是時效，釋放應(yīng)力，再通過校正，恢復(fù)原狀態(tài)。 殘余 應(yīng)力， 一種是想辦法消除，再一種就是想辦法抵消。 圖 五 第二節(jié) 變形解決的方案 一、 應(yīng)力方面 結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生變形的根本原因在于其內(nèi)部的殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的產(chǎn)生根本是由于材料內(nèi)各部分有不均勻的形狀和體積變化。通過 文獻 【 12】 得知，對于此類結(jié)構(gòu)件，不對稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致不對稱去除毛坯造成的殘余腹板方向變形 外形 方向變形 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 應(yīng)力不對稱釋放對變形的影響遠大于其他原因的影響，因此我們也主要研究殘余應(yīng)力對變形的影響及如何應(yīng)對。 從典型的長梁類結(jié)構(gòu)件加工過程來看，其變形主要有幾個直接來源： ① 、 毛坯初始殘余應(yīng)力以及切削加工過程中強熱力耦合作用下產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 ； ② 、 結(jié)構(gòu)件自身單邊不對稱的結(jié)構(gòu)； ③ 、 刀具切削力、切削熱 在工件與刀具的接觸部分發(fā)生彈塑性變形； ④ 、 工裝和裝夾方式對結(jié)構(gòu)件帶來的影響； 其加工中的變形方向如下圖所示。 傳統(tǒng)裝夾方式，采用壓板，這種問題尤為嚴重，并且很少采用力矩扳手，就會造成不同壓緊部位，壓緊力不同，對加工工件產(chǎn)生相應(yīng)位移，造成變形。 圖 三 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 在加工中還存在 裝夾力的作用下 使結(jié)構(gòu)件 發(fā)生 的 變形，在 結(jié)構(gòu)件 內(nèi)部形成裝夾應(yīng)力場并產(chǎn)生相應(yīng)的位移。 某型號 航空航天器 所采用的鋁合金 材料的 的彈性模量約為 70~73MPa，約為鋼的 1/3。 從 結(jié)構(gòu)件 自身 幾何結(jié)構(gòu) 上看， 細長， 結(jié)構(gòu) 不對稱，薄壁部位多 ，也是產(chǎn)生較大變形的內(nèi)在因素 。 在切削過程中 切削力，會讓弓箭的側(cè)壁殘生“讓刀”變形，其產(chǎn)生的 切削熱及切削振動等均容易導(dǎo)致 結(jié)構(gòu)件 變形， 在切削過程中， 刀具對工件的 切削力 ，會在 工件與刀具的接觸部分發(fā)生彈塑性變形， 并且材料不斷被刀具切除 ， 板內(nèi)殘余應(yīng)力發(fā)生釋放與重分布，原來的應(yīng)力自平衡狀態(tài)遭到破壞，工件只有通過變形才能達到新的平衡狀態(tài) 。 圖 二 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第一章 加工變形影響 因素的分析及解決方案 第 一 節(jié) 變形原因的分析 大型 結(jié)構(gòu)件 剛性差，切削力、切削熱及切削振動等均容易導(dǎo)致零件變形，降低加工精度和加工表面質(zhì)量。 航空航天器常規(guī)表面質(zhì)量要求粗糙度 ，部分有配合關(guān)系的部位或 是關(guān)鍵受力部位等表面質(zhì)量要求粗糙度 ，所以我們此次研究需要保證最低標準表面質(zhì)量粗糙度 。 ） ， 由于大型結(jié)構(gòu)件具有材料去除率大，形狀復(fù)雜，整體剛性較差的特點，對切削加工提出了更高的要求，按航標規(guī)定，結(jié)構(gòu)件長度小于 1000mm，允許變形 ，結(jié)構(gòu)件長度大于 1000mm小于 3000mm，允許變形 ，結(jié)構(gòu)件長度大于 3000mm，允許變形 ，故我們要控制在這個范圍內(nèi)。 這里以某型號航空航天器長梁類結(jié)構(gòu)件為例 （材料選取鋁合金 7075T7451 預(yù)拉伸板材 ， 鋁合金熱處理并時效后的殘余應(yīng)力主要是淬火熱應(yīng)力殘留 ， 即中心為拉表面為壓的情況 。分析了工件內(nèi)殘余應(yīng)力分布 ,模擬了去除材料對工件變形的影響 ,用經(jīng)過改進的 加工 順序進行切削過程的仿真和改進 ,并對仿真所得的零件變形量與實際加工測量結(jié)果進行了比較 ,驗證了分析方法和所建立模型的有效性 。整體結(jié)構(gòu)件體積大、剛度差、易變形、加工質(zhì)量和精度很難控制 。 這里尤其長梁類型 結(jié)構(gòu)件因其結(jié)構(gòu)特征 更易發(fā)生這些問題，所以對此類 結(jié)構(gòu)件 的加工變形和加工剛性工藝研究十分必要。 特別是 7000 系列及以上的