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目前,薄壁件作为框、梁类零件广泛应用于航空航天制造业,但其变形问题却一直是一个世界性难题。为了能够提高薄壁零件的加工质量与加工精度,采用有限元等分析手段进行预测、从而分析零件的变形情况是非常必要的。 本文以建立铣削力预测模型、对已加工表面残余应力等的具体分析为基础,对悬臂平板类薄壁零件、隔框类整体结构零件,采用ABAQUS有限元分析软件建立模拟加工模型,进行变形预测。并采用实验的方式对仿真结果进行验证。具体工作内容如下: (1)在国内外学者总结铣削力预测模型的基础上,以Altintas的理论模型为基础,结合实际实验条件参数,确定了7050-T7451航空铝合金的铣削力预测模型,建立线性与多项式两种系数模型,通过MATLAB仿真与实验相结合的方式,确定能更为精确的反映铣削力的系数模型。为后文研究隔框类薄壁零件加工变形时,铣削力的施加奠定了基础。 (2)对零件的残余应力进行理论分析,并采用三维斜角切削有限元模拟的方式,弥补理论分析忽略了由于加工表面重新引入了残余应力的不足。并通过选取不同的切削参数,模拟不同加工条件下,切削参数与已加工表面残余应力分布之间的规律。可以为进一步分析零件二次变形情况提供理论依据。 (3)对矩形悬臂板的弹性变形进行理论分析,采用三维有限元模拟的方式,模拟铣刀铣削过程,铣削完成后,沿零件长度和宽度方向分别输出变形量。按照仿真过程,采用相同尺寸的实物进行实验过程,验证仿真结果的准确性。 (4)基于前三章的内容,采用ABAQUS软件的“生死单元”功能,模拟隔框类整体结构零件的加工变形情况。模拟过程中,对材料施加初始残余应力,并按照第二章中预测的铣削力模型,向各个节点施加铣削力,较为准确的反映实际加工过程。并采用与仿真过程相同的实验参数,进行铣削实验,对仿真预测得到的变形数据与实验测得的变形数据进行对比分析。