航空薄壁机匣零件车削加工变形与补偿的研究.pdf

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1、分类号密级航空薄壁机匣零件车削加工变形与补偿的研究研究生姓名：刘方指导教师姓名、职称：陈维克教授学科专业：机械工程研究方向：高效切削加工技术湖南工业大学二〇一八年六月八日II摘要在航空制造领域中，车削是航空薄壁环形件加工常用的一种方法，特别在航空薄壁机匣零件加工中最常见。由于航空薄壁机匣的刚度较低，因切削力等因素导致的变形对零件的加工精度、试制周期和试制成本产生很大的影响。所以本文采用有限元方法对航空难加工材料薄壁圆筒工件（机匣）车削加工过程进行研究，基于数值仿真，预测薄壁圆筒工件加工变形量并进行误差补偿，论文主要内容如下：通过构建航空薄壁机匣的三维车削仿真模型，研究切削过程中工件的已加工

2、表面以及切削深度方向上温度随切削速度、机匣壁厚的变化规律，针对极薄的零件，提出了采用内外壁同时喷切削液的方法，以降低切削热对零件变形的影响。针对航空薄壁机匣外圆车削加工时，由切削力引起的力致变形误差问题，采用有限元方法对机匣外圆的车削变形（让刀）量进行预测，获得加工变形量与背吃刀量的变化规律，进而采用曲线拟合方法，得到背吃刀量修正函数来补偿刀位点轨迹，最终控制加工变形。针对航空薄壁机匣舌片因切削力引起的力致变形误差问题，进行了仿真分析，在分析舌片几何特征与槽刀切削力预测模型的基础上，应用有限元法对机匣的舌片车削变形（让刀）量进行预测，并采用曲线拟合方法得到刀具补偿轨迹曲线，利用该曲线进行刀

3、位点轨迹的误差补偿，以减小加工变形。本文提出的误差补偿方法，可有效的解决航空薄壁机匣外圆与舌片车削加工时，力致变形引起的加工误差问题，达到了提高加工精度、缩短试制周期和降低试制成本的目的，以上方法可为其它类似的产品加工变形量预测与误差补偿提供有益的参考和借鉴。关键词：航空薄壁环形件，有限元分析，切削温度，变形预测，误差补偿IABSTRACTInthefieldofaero-enginemanufacturing,turningisacommonlyusedmethodforthin-walledringparts,especiallyintheprocessingofthin-walled

4、casingparts.Becauseofthelowstiffnessofaero-enginethin-walledcasing,thedeformationcausedbythecuttingforceandotherfactorshasagreatinfluenceonthemachiningaccuracy,trialperiodandtrialcostoftheparts.Sointhisdissertation,thefiniteelementmethodisusedtostudyontheturningprocessofaero-enginedifficultmachini

5、ngmaterialthinwallcylinder(casing),theerrorcompensationbasedondeformationoftheworkpiece.Themaincontentsofthisdissertationareasfollows:Throughtheconstructionofthethree-dimensionalturningsimulationmodelofaero-enginethin-walledcasing,thechangesofthemachinedsurfaceandthetemperatureofthecuttingdepthint

6、hecuttingprocesswiththecuttingspeedandthecasingwallthicknessarestudied.Fortheverythinpart,themethodoftheinternalandexternalcasingsurfacespraytheemulsionisputforwardtoreducetheinfluenceofcuttingheatonthedeformationofparts.Inviewoftheproblemofthedeformationerrorcausedbycuttingforceincylindricalturni

7、ngofaero-enginethin-walledcasingparts,usingfiniteelementmethodtoforecastcasingcylindricalturningdeformation(cutter),andgetsthechangelawbetweenthedeformationandthecuttingdepth;thenitutilizesthecurvefittingmethodto