薄壁件车削加工中残余应力的产生与控制.pdf

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1、学术论文RESEARCH薄壁件车削加工中残余应力的产生与控制GenerationandControlofResidualStressforThin-WallPartTurning西安航天动力机械厂曲中兴张立武[摘要]薄壁件车削加工时，已加工表面存在的残为残余拉应力和残余压应力。残余拉应力导致零件疲余应力将影响工件的使用性能和疲劳强度。阐明了薄劳强度降低，使零件表面产生微裂纹，降低其使用寿命；壁件车削加工过程中残余应力产生的原因；分析了影响残余压应力对零件疲劳强度的影响较小，但由于分布不车削残余应力的因素；总结了目前国内常用的残余应力均匀，同样对零件的使用性能产生不利影响。与此同时，测

2、试方法；介绍了几种可行的用来控制和调整残余应力工件毛坯内部原始残余应力的分布及大小对工件的加的方法。工变形也有很大影响。关键词:残余应力车削加工薄壁件变形控制随着制造技术的不断进步，对精度要求高、结构复措施杂的薄壁结构件的需求越来越多。为了从根本上提高[ABSTRACT]Residualstressesaregeneratedin工件的加工精度，有必要对工件车削残余应力产生的原themachinedlayerforthin-wallpartscutting.Theresidual因、影响因素、测量方法以及消除措施进行分析，从而为stressesimpactstheworkingper

3、formanceandfatigue准确预知毛坯内部以及工件残余应力变化对工件加工strengthofparts.Thereasonsofresidualstressgeneration变形的影响做好充分准备。inthethin-wallpartscuttingprocessareexpounded.Af-1　薄壁件车削残余应力产生原因fectingfactorsofresidualstressesarealsoanalyzed.Atthesametime,thedomestictestmethodsofresidualstressthat已加工表面残余应力产生的原因可以概括为机械a

4、recommonlyusingatpresentaresummarized.Finally,应力和热应力引起的塑性变形效应。severalfeasiblemethodsarepresentedtocontrolandregu-1.1　机械应力塑性变形效应lateresidualstressesinthin-wallpartscutting.在剪切区，金属切削层在切削速度方向上承受压应Keywords:ResidualstressTurningDeformation力。使已加工表面在该方向上产生残余拉应力。ofthin-wallpartControlmeasure在刀具与工件接触的切削

5、区域，切削层金属沿着刀刃钝圆面流动时受刀具挤压而发生塑性流动，使表层发在现代航空、航天制造业中，大型整体薄壁结构件生延展现象。而里层金属发生弹性变形，对表层的延展得到了越来越广泛的应用，它们大多是由一块整体毛坯起到了牵制作用。之后，切削层金属受后刀面的强烈摩件经车削加工而成的，材料去除量大都在90%以上。但擦作用，使表层发生大塑性变形，而里层金属发生弹性是，由于其壁薄、刚性差的特点，加工完成后的零件容易变形。切削过后，刀具的作用力消失，里层金属的弹性产生较大变形，造成结构尺寸超差、内应力集中等缺陷。变形趋向恢复，但受到表层金属的牵制，产生拉应力，而在实际生产中，为使工件能达到规定的尺

6、寸精度，增加表层产生压应力。了校形等工序。然而，这不仅增加了加工时间和费用，1.2　热应力塑性变形效应还使形状较复杂的薄壁结构件的废品率增高。金属在剪切区发生强烈的塑性变形，又在刀具与工据分析可知，残余应力的变化是引起大型整体薄壁件接触的切削区域经受强烈的挤压摩擦作用，从而产生件加工变形的主要原因之一。物体在外力作用下发生切削热。这些热量使得工件表层的温度比里层的温度了弹塑性变形；当外力消失后，弹性变形部分的恢复受高，进而使表层的膨胀速度比里层大，但同时又受到里到塑性变形部分的阻碍，从而产生了残余应力。残余应层的阻碍，表层产生压应力。当切削过后，表层和里层力是存在于物体内部且保持平衡

7、的力。残余应力对零的温度都下降到室温，表层收缩多，里层收缩少，表层收件的使用性能有重要影响，切削加工表面的残余应力分缩受到里层的牵制，因此表层产生拉应力，里层产生压2009年第19期·航空制造技术87学术论文RESEARCH应力。随着切削速度的提高，工件表面残余应力呈显著增可见，机械应力塑性变形效应在表层产生的是压应大趋势（切削速度大于45m/min时，残余应力的增大尤力，热应力塑性变形效应在表层产生的是拉应力。为显著）。切削速度提高的同时，在车刀作用下的