飞机大型整体钛合金框类零件数控加工技术研究

发布时间：2017-08-04 23:16

  本文关键词：飞机大型整体钛合金框类零件数控加工技术研究

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【摘要】：大型框类零件是构成飞机骨架结构的典型结构件之一,结构复杂,工艺难度大,制造风险大,在飞机结构中数量众多,是影响飞机研制进程的关键环节之一。而采用钛合金材料的框类零件,由于钛合金数控切削加工中大切削力、高切削温度、小弹性模量以及不均匀的初始残余应力等特性原因,导致数控加工变形、切削加工困难、表面质量差等技术难题一直难以得到解决,严重影响了最终产品精度。如何实现高效、稳定、精益的专业化钛合金框类零件研制流程也成为困扰各类飞机研制项目的主要难题之一。本论文针对大型钛合金框类零件在数控加工研制过程中存在的工艺过程稳定性差、效率低、质量风险大,难以适应大批量专业化生产的状况,分别从工艺设计、装夹策略、刀具试验、程编策略、切削技术等方面展开研究。首先针对在以往研制中工艺过程过于复杂,加工资源占用多,加工流程不统一,难以形成高效生产过程和专业化资源配置的特点,提出了优化工艺设计、完善加工流程的思路,建立了大型钛合金框类零件标准工艺流程,为实现工装、工具、刀具、设备等资源的标准化、专业化奠定了基础。结合钛合金框类零件的结构特征及材料特性,通过单因素切削试验,在铣削力和刀具磨损测试分析的基础上,对刀具进行几何参数优化,并进行精加工刀具磨损和铣削表面质量检测分析,获得刀具磨损曲线,提高大型TC18钛合金对接框精加工效率。为了适应钛合金框零件工艺流程的标准化,本文对该类零件的切削技术进行了研究,结合加工试验,形成了适应高速切削特点的标准化钛合金框类零件切削方案,为今后大尺寸钛合金框类零件的研制建立了标准。通过对大型钛合金框类零件工艺设计、刀具试验、切削技术和方案等方面的研究,初步实现了稳定、高效、专业化的工艺流程,经过大量生产验证,证明了技术措施的有效性,为今后大飞机钛合金框类零件的研制奠定了技术基础。
【关键词】：数控加工 钛合金 刀具试验 标准化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V260.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 选题背景及意义14-15
• 1.1.1 选题背景14-15
• 1.1.2 研究意义15
• 1.2 国内外发展现状15-16
• 1.2.1 国外研究应用现状15-16
• 1.2.2 国内研究应用现状16
• 1.3 主要研究内容和章节划分16-18
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 章节划分17-18
• 1.4 本章小节18-19
• 第2章 大型钛合金框类零件加工工艺规划19-31
• 2.1 大型钛合金框类零件的结构特点和工艺分析19-21
• 2.1.1 主起对接框结构特点19-20
• 2.1.2 主起对接框工艺分析20-21
• 2.2 钛合金金属特性和工艺分析21-22
• 2.2.1 钛合金金属特性21-22
• 2.2.2 钛合金金属特性工艺分析22
• 2.3 加工难点分析22-24
• 2.3.1 数控加工难点分析22-23
• 2.3.2 装夹定位难点分析23
• 2.3.3 程序编制难点分析23-24
• 2.4 零件加工工艺规划24-30
• 2.4.1 标准工艺流程的建立24-26
• 2.4.2 零件装夹方案设计26-28
• 2.4.3 基于时间定额的方案分析28-29
• 2.4.4 基于时间定额的方案分析29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 TC18钛合金高效切削加工刀具研究31-65
• 3.1 总体技术方案31-32
• 3.2 典型钛合金框类零件特征提取32
• 3.3 刀具选择技术要求32-36
• 3.3.1 刀具性能要求32
• 3.3.2 刀具参数要求32-36
• 3.3.3 对比刀具选择36
• 3.4 铣削减振机理研究36-38
• 3.4.1 等齿距铣刀振动的机理36-37
• 3.4.2 不等齿距铣刀减振机理37-38
• 3.5 新型结构刀具的试验验证38-47
• 3.5.1 抗振性能验证38-39
• 3.5.2 被加工表面粗糙度的验证39-42
• 3.5.3 耐用度验证42-44
• 3.5.4 切削效率验证44-46
• 3.5.5 性能综合评价46-47
• 3.6 铣削过程刀具-切屑-工件材料界面作用机理研究47-52
• 3.6.1 刀具-切屑-工件材料表面三者形态与完整性试验47-49
• 3.6.2 切削力静态特性分析49-51
• 3.6.3 切削力静态特性分析51-52
• 3.7 钛合金铣削力和铣削温度仿真研究方案52-59
• 3.7.1 试验内容及切削用量参数设计表54-55
• 3.7.2 仿真实施步骤55-57
• 3.7.3 仿真结果分析57-59
• 3.7.4 结论分析59
• 3.8 钛合金大悬伸铣刀具削用减震和磨损试验59-64
• 3.8.1 变切宽型腔加工试验60-61
• 3.8.2 大切深侧铣试验61-62
• 3.8.3 槽铣试验62-63
• 3.8.4 大进给侧铣试验63-64
• 3.8.5 试验结果分析64
• 3.9 本章小节64-65
• 第4章 大型钛合金框类零件切削方案研究65-84
• 4.1 钛合金加工铣削机理研究65-70
• 4.1.1 进退刀方式研究65-66
• 4.1.2 加工过程研究66-67
• 4.1.3 圆角处理67-70
• 4.1.4 刀具寿命影响因素70
• 4.2 主起对接框典型结构的加工方法研究70-77
• 4.2.1 加工钛合金型腔常用的方法70-73
• 4.2.2 转角的加工方法73
• 4.2.3 加工钛合金薄腹板的方法73-74
• 4.2.4 加工钛合金悬壁的方法74-75
• 4.2.5 开槽的方法75-76
• 4.2.6 扩孔的方法76-77
• 4.3 钛合金小切深大进给的高速铣削方法77-79
• 4.3.1 加工机理77
• 4.3.2 刀具介绍、使用参数和使用规范77-79
• 4.4 钛合金强力铣削加工方法79-80
• 4.4.1 加工机理79-80
• 4.4.2 刀具介绍、使用参数和使用规范80
• 4.5 玉米铣加工方法80-82
• 4.5.1 加工机理80-81
• 4.5.2 加工机理81-82
• 4.6 钛合金插铣加工方法82-83
• 4.7 本章小节83-84
• 第5章 结论和展望84-86
• 5.1 结论84-85
• 5.2 创新点85
• 5.3 展望85-86
• 参考文献86-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 黄志刚,柯映林;飞机整体框类结构件铣削加工的模拟研究[J];中国机械工程;2004年11期

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本文编号：622205