本文關(guān)鍵詞：航空薄壁件在線測(cè)量與補(bǔ)償加工

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【摘要】：航空結(jié)構(gòu)件、航空葉片是航空制造的關(guān)鍵零件,具有弱剛性、難加工、型面復(fù)雜等技術(shù)特點(diǎn)。該類零件通常采用鈦合金、高溫合金等難加工材料,以及鋁合金弱剛性材料。鈦合金加工過(guò)程中活性高易產(chǎn)生硬脆氧化層加劇刀具磨損,航空鋁合金大屈服比和殘余應(yīng)力再分布引起切削回彈,且這兩類材料彈性模量較小、壁厚很薄,加工中易引起彈性變形,導(dǎo)致航空薄壁件加工偏差難以控制。本文針對(duì)這些難題,對(duì)航空薄壁件的幾何變形規(guī)律及補(bǔ)償方法開展實(shí)驗(yàn)研究,具體工作包括:(1)搭建在線測(cè)量軟硬件平臺(tái),提出兩種在線測(cè)量方案:一是基于數(shù)控系統(tǒng)測(cè)量-運(yùn)算的快捷測(cè)量方案,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單特征的在線測(cè)量-誤差評(píng)定功能;二是適合復(fù)雜特征、大規(guī)模點(diǎn)的在線測(cè)量方案,在軟件上規(guī)劃好無(wú)干涉測(cè)量路徑,并根據(jù)測(cè)量得到的離散點(diǎn)信息,計(jì)算零件實(shí)際加工表面與理論模型間的偏差數(shù)值,通過(guò)對(duì)偏差點(diǎn)的插值與擬合分析整體偏差。編寫補(bǔ)償加工軟件模塊,對(duì)半精加工后工件的幾何偏差進(jìn)行分析,建立偏差模型并對(duì)精加工軌跡實(shí)施修改,提出兩種補(bǔ)償加工方法:對(duì)規(guī)則薄壁特征的均值偏差補(bǔ)償方法、對(duì)自由曲面薄壁特征的精加工軌跡分段補(bǔ)償方法。(2)設(shè)計(jì)規(guī)則薄壁件切削補(bǔ)償加工試驗(yàn),采用TC4鈦合金、7075鋁合金以及304不銹鋼三種航空材料,平面、規(guī)則曲面兩種薄壁特征,對(duì)補(bǔ)償試件與未補(bǔ)償試件的加工效果進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:補(bǔ)償加工后的實(shí)驗(yàn)組加工精度比對(duì)照組高50%左右,且TC4鈦合金的補(bǔ)償效果在0.4mm~0.7mm的超薄壁厚條件下表現(xiàn)穩(wěn)定,優(yōu)于7075鋁合金和304不銹鋼;方差分析證明壁厚因素對(duì)厚度小于1mm的TC4鈦合金切削偏差有顯著影響,而7075鋁合金和304不銹鋼的顯著影響因素是工件高度。(3)完成航空薄壁葉片在線測(cè)量及補(bǔ)償加工實(shí)驗(yàn),以航空鋁合金板材為加工毛坯,進(jìn)行五軸加工規(guī)劃,并設(shè)計(jì)復(fù)雜特征在線測(cè)量路徑方案,在Mikron五軸加工中心上完成加工和在線測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)精加工進(jìn)行分段補(bǔ)償,修改精加工的走刀軌跡,結(jié)果證明,與設(shè)置相同加工參數(shù)的半精加工相比,整體精度提高約1倍,偏差控制在工藝要求的精度范圍內(nèi),驗(yàn)證了偏差分段補(bǔ)償策略在葉片類薄壁件精密加工中的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V261

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