大型复杂薄壁结构件加工变形仿真与控制技术研究

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1、硕士学位论文大型复杂薄壁结构件加工变形仿真与控制技术研究论文作者：孙国智学位类别：工程硕士领域名称：航天工程校内指导教师：王怀明教授校外指导教师：游东洋高级工程师2015年6月12日中图分类号：TH164密级：公开UDC：621学号：201331011北华航天工业学院硕士学位论文大型复杂薄壁结构件加工变形仿真与控制技术研究论文作者：孙国智学位类别：工程硕士领域名称：航天领域校内指导教师：王怀明教授校外指导教师：游东洋高级工程师2015年6月12日学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《大型复杂薄壁结构件加工变形仿真与控制技术研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得

2、的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者（签名）：指导教师确认（签名）：年月日年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北华航天工业学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权北华航天工业学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者（签名）：指导教师（签名）：

3、年月日年月日北华航天工业学院硕士学位论文摘要随着航空航天产品的不断发展，薄壁类结构件的研究大大增加了产品的应用性能。但该类零件结构形状复杂，外形协调要求高，零件外轮廓相对截面尺寸较大，加工材料的去除量大，整体刚性差，切削加工过程中工件的回弹让刀与加工振动现象非常明显。进而导致加工完成后零件加工质量难以保证，加工效率难以提高，极大地影响了产品竞争力与企业的经济效益。因此，研究薄壁件变形仿真与控制技术具有重要的理论意义与工程实用价值。本文以航空航天薄壁结构件在设计和制造技术不断发展为背景，归纳了薄壁零件的切削加工变形的预测和控制技术，总结分析了现代薄壁结构件在加工变形预测和加

4、工变形控制技术的现状。并以航天科工某单位的马鞍形油箱结构件为研究模型，对其物理性质、机械结构和机械工艺等方面进行综合分析，应用UGNX8.0创建了薄壁结构件的分析模型，最后根据综合分析的结果进行深入研究。基于有限元切削加工工艺仿真研究分析，得到切削过程中切削参数变化对切削分力变化是一个动态过程；在不影响总体分析效果的前提下对薄壁结构件进行简化模型，运用ANSYS-Workbench有限元分析软件模态分析法找到零件比刚度最弱的位置；最后运用谐响应分析方法对不同频率的加工进行后处理，得到加工变形变化的状态和应力分布状态，分别总结镗削加工在装夹和自由状态下的加工变形趋势，为选择

5、加工变形控制技术提供支持和依据。基于有限元加工变形仿真模拟研究分析，在掌握薄壁结构变形趋势后，设计变形控制方案。如：新型装备的应用，加工工艺的改进与优化等。本课题拟采用的控制方法有：切削参数优化（包括单因素试验设计和正交试验设计）、走刀路径优化、“预反变形”设计。最后通过进行变形控制试验来验证控制技术对于薄壁结构件变形控制的有效性。关键词：薄壁结构控制技术预反变形走刀路径有限元分析I大型复杂薄壁结构件加工变形仿真与控制技术研究AbstractResearchonthethinwalledpartscangreatlyincreasetheapplicationperfor

6、manceoftheproductwiththedevelopmentofaerospaceproducts.Butthiskindofpartswithcomplexshapestructure,externalcoordinationrequirements,theoutlineofthepartwithrelativelylargesectionaldimension,theremovalamountofprocessingmaterials，theoverallpoorrigidity,thereboundforcutterandmachiningvibratio

7、nphenomenonofworkpieceisveryobviousduringmachiningprocess.Thisisadirectresultofprocessingqualityisdifficulttoguaranteeandtheprocessingefficiencyisverydifficulttoimproveafterthecompletionoftheparts.Thishasgreatlyaffectedthecompetitivenessoftheproductsandtheeconomicbe