[01706981]复杂薄壁结构件精密高效数控铣削的关键技术研究

一、课题来源与背景：本课题为天津市科技计划项目（项目编号为：07JCYBJC 18300)，起止时间2007年10月至2009年9月，天津商业大学主持完成。目前在航空、航天、船舶、汽车等领域，许多产品的重要零件为薄壁结构件，由于薄壁结构零件刚度差，在加工过程中工件由于切削力、装夹力、切削热、残余应力等因素作用，极易发生加工变形，导致加工误差，从而难以保证零件的加工精度和加工效率。薄壁结构件的加工变形问题除了影响现代航空、航天工业外，还普遍存在于整个机械制造行业。二、技术原理与性能指标：本研究以有效控制薄壁结构件的数控铣削加工变形，实现薄壁结构件的精密高效数控铣削为目标。采取理论研究、数值模拟分析和实验验证相结合的研究方法，对薄壁结构件数控铣削加工变形的机理进行了分析和探讨，将物理仿真引入数控铣削加工过程，研究和建立了薄壁结构件数控铣削加工的力学模型和数控铣削加工的有限元模型，进行了数控铣削加工过程的动态仿真分析和在夹具夹紧力和切削力的共同作用下产生的加工变形的初步模拟和预测；从制造工艺方面，研究了薄壁零件数控铣削加工过程中工艺路线、走刀策略、切削参数、刀具材料与几何参数以及装夹方式等对加工质量和加工效率的影响，提出了薄壁结构零件数控铣削加工过程中减小加工变形的工艺措施和技术方法。三、技术的创造性和先进性：（1）对薄壁结构零件数控铣削进行数值模拟技术的研究，将物理仿真引入数控铣削加工过程，建立工艺模型，应用有限元模拟技术分析和预测数控铣削过程中复杂薄壁零件的加工变形；（2）研究和建立薄壁结构零件数控铣削工艺设计的优化方法。四、技术的成熟程度、适用范围和安全性：本研究成果为实现薄壁复杂结构件的精密高效数控加工提供了重要理论和技术支撑。本研究成果对于提高我国航空、航天、船舶等重要行业广泛使用的复杂薄壁结构零件的工艺设计水平和制造水平、缩短相关产品研制周期、大幅度提高复杂薄壁结构零件的加工质量和生产效率，降低其制造成本具有重要的意义。五、应用情况及存在的问题应用情况：目前该成果尚未推广应用。存在的问题：上述研究成果的应用，对于实现薄壁结构件加工变形的科学预测和有效控制，有效地提高复杂薄壁结构件的加工精度，实现复杂薄壁结构件的精密高效数控加工具有一定的理论意义和工程应用价值。但目前建立数控铣削加工的有限元模型，进行数控铣削加工过程的动态仿真分析是一项较为复杂的工作，计算工作量大，在实际生产中应用还有一定得困难。