铝合金薄壁件铣削加工变形有限元模拟和试验的研究

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1、图书分类号TH164密级非密注1UDC_______________________________________________________________硕士学位论文铝合金薄壁件铣削加工变形有限元模拟与试验研究王一江（作者姓名）指导教师（姓名、职称）庞学慧教授申请学位级别工学硕士专业名称机械制造及其自动化论文提交日期________年______月______日论文答辩日期2011年5月31日学位授予日期________年______月______日论文评阅人___________________________

2、________________________________答辩委员会主席_______________________2011年5月25日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使

3、用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文铝合金薄壁件铣削加工变形有限元模拟与试验研究摘要随着现代机械工程技术的不断发展，特别航空航天技术的发展，薄壁结构件在工程应用中日益广泛。薄壁结构在制造过程中由于其相对刚度较低、加工工艺

4、性差，在毛坯材料特性、初始残余应力、切削力、装夹力等因素影响下极易发生变形，严重影响加工精度与加工效率,是工程界公认的复杂切削工艺难题之一。因此，开展薄壁结构件加工变形预测与控制研究具有重要的理论意义和现实意义。2A12铝合金是一种高强度的变形铝合金，性能优越，广泛应用在薄壁结构件的制造加工中。本文首先阐述薄壁结构件的加工工艺特点以及加工变形原因等，简单介绍国内外针对薄壁件加工变形的研究现状。然后针对2A12铝合金薄壁件作为研究对象，采用理论分析、试验研究和有限元模拟等手段，对铝合金薄壁件铣削加工整体变形和局部变形进行了系

5、统的研究。通过对2A12铝合金的铣削单因素和多因素正交回归试验，在限于高速钢刀具材料的条件下，研究不同铣削参数对铣削力大小的影响以及获取了针对2A12铝合金的铣削力经验公式，为真实铣削加工提供参考依据，为有限元模拟提供有效、合理的边界条件。依据热力学和弹塑性力学理论，采用热-结构间接耦合的数值方法模拟2A12铝合金淬火过程，以建立铝合金毛坯的淬火残余应力场。分析淬火残余应力场的分布规律，并为模拟初始残余应力对薄壁件铣削加工整体变形影响提供了初始残余应力载荷条件。利用有限元模拟以及铣削试验手段，针对薄壁典型结构件U型槽，研究

6、在有无初始残余应力条件下，薄壁件铣削加工整体变形特点，指出初始残余应力是影响薄壁件整体变形的主要因素。研究在无初始残余应力条件下，薄壁件铣削加工局部变形特点，指出铣削力导致了薄壁件侧壁壁厚不一致的加工误差。关键词：薄壁件，铝合金，铣削力，加工变形，残余应力，有限元模拟中北大学学位论文FiniteElementSimulationandExperimentalResearchonDeformationforMillingProcessofAluminiumalloyThin-walledPartsAbstractWithth

7、edevelopmentoftheadvancedmanufacturingtechnology,especiallythedevelopmentofaerospacetechnology,thethin-walledpartshasbeenusedextensivelyinvariousengineering.However,duetothepoorstiffness,thin-walledpartsareeasytobeoutofshapeinmachiningundertheinfluenceofblankmater

8、ialproperties,initialresidualstress,cuttingforceandclampingforce.Deformationformillingprocessisacomplexprobleminmachinerymanufacturingtechnology,themach