航空薄壁件圆角的铣削加工试验研究
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析航空铝合金薄壁件的加工制造在航空工业中具有重要的意义，而铣削加工是常见的加工方法之一。
由于航空铝合金薄壁件的特殊性，其在铣削加工过程中容易出现变形现象，这就需要对变形进行预测分析，以保证加工件的精度和质量。
本文将对航空铝合金薄壁件铣削变形进行预测分析，从而为航空制造业的发展提供技术支持和参考。
航空铝合金薄壁件是指壁厚一般在1mm以下的铝合金零部件，由于其轻质、高强度、抗腐蚀等特点，在航空航天领域得到广泛应用。
而铣削加工作为航空铝合金薄壁件加工的重要工艺之一，其加工精度和表面质量对零部件的最终性能具有重要影响。
受到加工切削力、切削温度、切削速度等因素的影响，航空铝合金薄壁件在铣削过程中往往会发生变形。
对于航空铝合金薄壁件铣削变形的预测分析，一般可以采用有限元分析方法进行模拟。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将复杂的结构分割成有限数量的单元，建立数学模型并进行计算，得出结构在受力作用下的应力、应变和变形等信息。
针对航空铝合金薄壁件铣削变形的预测分析，有限元分析可以从力学角度对变形进行定量描述，并为制定加工工艺参数提供参考依据。
在进行航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析时，需要充分考虑材料本身的力学性能和加工环境的影响。
航空铝合金具有较高的强度和硬度，但其属于典型的塑性材料，对于塑性变形的抵抗能力较差。
在铣削加工过程中，切削力和切削温度会导致材料的塑性变形，从而引起零部件的变形。
加工环境的影响也需要考虑，如切削液的使用和切削速度的选择都会对变形产生影响。
基于以上考虑，航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析的具体步骤包括：材料力学性能的测试和数据获取、模型建立和计算、结果分析和验证。
在材料力学性能的测试和数据获取阶段，需要进行材料的拉伸试验、硬度测试等，获取航空铝合金薄壁件的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学参数。
在模型建立和计算阶段，需要根据实际零部件的几何形状和加工工艺参数，建立有限元模型，并进行热力耦合仿真计算。
航空铝合金薄壁件铣削加工变形分析与控制
航空铝合金薄壁件铣削加工变形分析与控制摘要：薄壁结构件由于重量较轻，且强度较高，因此在航空领域得到了广泛的应用。
但是该类型航空结构件往往具有较高的加工难度，在铣削加工的过程中往往会出现变形、失稳以及变形等问题，严重影响加工质量以及加工效率。
针对相关问题，本文从导致导致航空铝合金薄壁件铣削加工变形的主要因素出发，分析对航空铝合金薄壁件铣削加工变形进行有效控制的措施，希望该研究能够为航空铝合金薄壁件铣削加工提供一定的思路。
关键词：航空铝合金薄壁件；加工；变形因素；变形控制1航空铝合金薄壁件铣削加工主要因素分析在航空铝合金薄壁件铣削加工过程中，有多种因素会影响加工质量，导致材料变形，从加工实践来看，导致航空铝合金薄壁件铣削加工变形的因素主要可依次分为以下几类：(1)机床因素。
主要包括机床刚度，定位精度，重复定位精度等。
在机械设备的设计中，定位的精度和反复定位是影响机床性能的重要因素，若不能保证定位的准确性，将会对工件的加工质量造成直接影响。
定位精度也包含了刀具更换的精确程度。
在铣削加工中，通常会使用多个刀具，因此，在加工过程中，所更换的刀具其定位也应符合精度要求，否则会在加工的过程中造成很大的误差。
(2)夹具因素。
包括夹具的精确度和夹持力。
在薄壁件的制造中，夹持力要适度，夹持力应尽可能与薄壁表面平行。
(3)刀具因素。
包括刀具本身性能参数以及刀具特性等。
刀头的参数包括前角、后角螺旋角、刀具直径，刀具刃数，刀具圆角等。
刀具螺旋角、刀具刃数、刀具圆角等因素对刀具加工的影响较大。
刀具的特性包括刀具刚性、动平衡、使用寿命等。
在加工零件时，刀具会有一定程度的磨损，因此，刀具必须要有足够的耐用性，才能满足零件的大量制造要求。
(4)材料本身特性因素。
包括工件材料的硬度、塑性量和内应力等。
航空件普遍有较高的质量要求，因此在加工的过程中需要重视对铝合金材料的选择。
工件的刚性对零件的变形有很大的影响，这也是薄壁件在制造时必须考虑的问题。
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析【摘要】本文针对航空铝合金薄壁件铣削变形进行了预测分析。
引言部分从背景介绍和研究意义两个方面入手，指出了研究的重要性。
正文部分详细分析了航空铝合金薄壁件铣削变形的机理，并提出了一种预测方法。
通过实验设计与结果分析，深入探讨了影响因素，并对变形预测模型进行了优化。
结论部分总结了航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析的成果，并展望未来研究方向。
本文的研究对提高航空铝合金薄壁件铣削加工质量具有积极意义，对于航空制造领域具有一定的借鉴意义。
【关键词】航空铝合金、薄壁件、铣削、变形、预测、机理分析、实验设计、结果分析、影响因素、预测模型优化、总结、未来展望1. 引言1.1 背景介绍航空铝合金薄壁件是航空器结构中常见的零部件，其精度要求高、加工难度大。
在航空制造领域，铣削是一种常用的加工方式，但由于铣削过程中材料的削除和内部残余应力的释放，会导致薄壁件发生变形。
对航空铝合金薄壁件铣削变形进行预测分析具有重要意义。
航空铝合金薄壁件的变形问题不仅会影响零部件的装配精度和性能，还可能导致加工后的产品无法投入使用，造成不可挽回的经济损失。
研究航空铝合金薄壁件铣削变形的机理和预测方法，有助于提高航空零部件的加工质量，降低生产成本，提高航空器的整体性能。
本文将对航空铝合金薄壁件铣削变形进行深入分析和研究，探讨影响变形的因素及其机制，建立变形预测模型，并对模型进行优化，为航空铝合金薄壁件的加工提供理论支持和实际指导。
1.2 研究意义航空铝合金薄壁件是飞机制造中广泛使用的一种零部件，其质量和形状精度对飞机的性能和安全起着至关重要的作用。
在航空铝合金薄壁件的生产加工过程中，铣削是一种常用的加工方法。
铣削过程中会产生变形，影响零件的质量和精度。
对航空铝合金薄壁件铣削变形进行预测分析具有重要意义。
预测变形可以帮助优化加工工艺，减小变形，提高零件的精度和质量。
通过分析变形机理和影响因素，可以指导工程师采取有效的措施来减少变形，提高加工效率。
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析航空铝合金薄壁件的精度要求较高，所以在铣削的过程中需要基于精度做具体的操作，这样，薄壁件的质量才能够得到保证。
就现阶段的航空铝合金薄壁件铣削加工来看，薄壁件存在着明显的变形，这种变形情况的存在对薄壁件的质量提升十分不利，对其的安全利用也会产生显著的影响，所以需要对变形做有效控制。
从现实分析来看，对具体的变形做预测分析，然后给予预测做相应的铣削参数调整，变形情况能够做到有效遏制，所以文章就航空铝合金薄壁件铣削变形的预测做具体分析，旨在为实践提供指导和参考。
标签：航空铝合金薄壁件；铣削变形；预测航空铝合金薄壁件铣削变形是目前薄壁件生产中需要重点解决的问题，该问题的解决一方面可以提升薄壁件的合格率，另一方面能够提升薄壁件使用的安全性。
从当前的分析来看，要实现薄壁件变形的综合控制，需要对变形的基本趋向以及类别等做分析，基于趋向和类别做针对性的策略调整，变形问题的控制效果会更加，因此做具体的变形预测分析现实价值巨大。
1 航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析的重要性航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析重要性显著，其主要体现在两个方面：其一是薄壁件在航空设备的具体利用中发挥着重要的价值，其变形会导致设备承重等的变化，这对于设备安全十分的不利，所以做好变形的预测并及时的进行处理，这可以保证设备使用的安全性。
其二是进行变形预测不仅可以提升薄壁件的质量，更能够实现技术等的完善。
从实践分析来看，部分铣削变形的发生于技术有密切的联系，做好变形预测，分析具体技术的有效性，这可以对技术的改造提升提供参考和帮助。
2 航空铝合金薄壁件铣削变形预测的具体措施航空铝合金薄壁件铣削变形预测的具体实施需要执行多项工作，这样，具体的变形预测和控制失效才会更加的突出，以下是基于实践整理的航空铝合金薄壁件铣削变形预测和控制的具体措施。
2.1 整理和分析数据从实践分析来看，要做好航空铝合金薄壁件铣削变形预测，首先要进行的便是数据的整理和分析。
浅谈薄壁类零件高效铣削加工方式
其实对于曲轴零件，主要是起到承载负荷的作用，为了 满足现代汽车发动机品质需求，需要将其性能及质量不断提 升，为此对曲轴加工主要机床就提出了较高的要求。随着行 业不断地发展，一些新工艺和技术不断出现，象圆角滚压、止 推面挤压加工和内螺纹挤压加工等，这些工艺都需要相应的 设备支撑，如果一直使用传统的设备，那么一些问题就会逐 渐显现出来。因此对曲轴加工主要机床进行调整和升级非常 必要。另外，曲轴相关企业为了更好地满足发展的需求，获 得良好的经济效益，不仅对曲轴加工技术进行升级和更新， 对主要机床也进行了更新换代，保证曲轴加工的品质。
由于采用小切削量、高切削速度参数，使切削力相对减 少了 30% 以上，同时零件径向切削力的减幅会尤其明显，可 以有效减少日常的刀具磨损，提高刀具使用寿命。
式也可以减少垂直分力对进刀区域的压力，避免加工变形。
３ 典型薄壁零件铣削加工分析
３．１ 零件结构分析 图 1 为某薄壁板类零件，外形尺寸 239.4 mm×147.5 mm
２ 解决零件加工变形的有力措施
２．１ 刀具路径优化
通过实验论证可以发现，零件壁厚与零件整体刚性成正
比，即随着零件壁厚降低零件刚性也降低。而在机械加工中 均会随着不同程度得到切削振动，当零件刚性不足时，会加 速和加重这种切削振颤，极大地影响零件的加工精度和加工 质量。
为了使切削过程具备稳定性和可靠性的特点，保证加工 质量，一般普遍采用而且最为有效的方法就是从刀具路径优 化着手。主要方法有 ：第一，合理安排切削加工顺序，配合 粗、半精、精加工方式合理选择各个加工平面顺序，选择相 对尽可能少的走刀路径、换刀次数、装夹次数 ；第二，铣削 复杂型腔或镂空面积较大的零件时，可以先将零件未铣削部 分做为正在铣削部分的支撑面，这种分步铣削的方式可以有 效提升复杂型面的加工刚性 ；第三，在切削参数方面，采用 大径向切深、小轴向切深的分层铣削方式，特别是在一些深 腔底面和侧面加工中，采用高转速、小进给、小切削深度参 数设定的方式，可以有效提升切削加工稳定性，使刀具、工
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析航空铝合金薄壁件在航空航天领域具有重要的应用价值，它们通常用于飞机结构中轻量化设计的成型件。
铣削是薄壁件制造中常用的加工方式之一，然而在铣削过程中，薄壁件容易出现变形问题，这不仅会影响零件的精度和表面质量，还可能导致零件的功能失效。
对航空铝合金薄壁件铣削变形进行预测分析具有重要的意义。
航空铝合金薄壁件在铣削过程中容易出现变形问题，主要原因有以下几点：1. 切削力引起的变形铝合金材料的屈服极限较低，而且航空铝合金薄壁件的壁厚通常较薄，这使得在铣削过程中容易发生切削力引起的变形。
切削力会导致薄壁件的局部变形和整体形状偏差，严重影响了零件的加工精度和表面质量。
2. 热变形在高速切削的情况下，铣削过程中会产生大量的热量，而铝合金材料具有较高的导热性，导致热量无法迅速散失，从而引起热变形。
特别是在薄壁件的切削过程中，热变形会造成零件的整体形状偏差和表面质量问题。
在铣削过程中，刀具的振动会对薄壁件的形状造成影响，尤其是在高速铣削时，刀具振动更为明显，容易引起薄壁件的局部变形和表面质量问题。
1. 数值模拟法数值模拟方法是目前研究航空铝合金薄壁件铣削变形的常用手段。
通过建立刀具、工件和切削过程的有限元模型，可以对铣削过程中的切削力、热变形等因素进行模拟和分析，从而预测薄壁件的变形情况。
利用数值模拟方法可以有效地分析薄壁件在不同切削条件下的变形规律，为优化加工工艺提供参考依据。
2. 实验测试法实验测试是验证数值模拟结果的有效手段。
可以通过实验测试来验证数值模拟模型的准确性，对比实验结果和模拟结果，进一步验证数值模拟方法的可靠性。
通过实验测试可以获取薄壁件在铣削过程中的变形数据，为进一步分析变形规律提供实验依据。
3. 统计分析法在大量实验数据的基础上，可以采用统计分析方法对薄壁件的变形规律进行分析。
通过对不同切削条件下的变形数据进行统计和分析，可以得出薄壁件在不同切削条件下的变形规律，为制定相应的预防和控制措施提供科学依据。
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。
铣削是其中一种重要的加工方法，但会受到切削力和热影响等因素的影响而导致变形。
因此，对于航空铝合金薄壁件铣削过程中的变形情况进行预测分析具有重要意义。
本文采用有限元仿真法，以航空铝合金薄壁件铣削过程为研究对象，建立了切削力模型和温度场模型，并进行了变形预测分析。
具体步骤如下：
1.切削力模型建立：
根据铣削加工原理，利用切铣力系数辅助建立了切削力模型，将铣削力分为正向切削力和径向切削力两个方向。
其中，正向切削力是铣削过程中主要的切削力方向。
2.温度场模型建立：
将铣削过程中所产生的热源当成一个点热源，利用四元数旋转矩阵、显式有限元法并结合Johnson-Cook模型建立了航空铝合金薄壁件铣削过程的温度场模型，研究了铣削过程中的热影响。
3.应变分析：
利用ABAQUS有限元软件进行应变分析，考虑到热影响后，预测了航空铝合金薄壁件铣削过程中的变形情况。
结果显示，铣削过程中存在明显的变形现象，且其与切削力和加工参数相关。
4.分析与讨论：
从分析结果可以得知，航空铝合金薄壁件铣削过程中的变形与材料性质、切削力、温度和加工参数等因素相关。
其中，材料性质是影响变形的主要因素之一，而切削力和温度也有很大的影响。
在工程实际应用中，应根据具体情况选择合适的刀具和工艺参数，以最小化铣削过程中的变形情况。
航天器典型薄壁件精密加工技术研究
航天器典型薄壁件精密加工技术研究黎月明 郭拥军（北京控制工程研究所，北京 100190）摘要：针对航天器典型薄壁件的加工变形问题，结合金属切削理论，从增刚度工艺设计、小应力装卡、小切削力加工等方面，对薄壁零件的精密加工技术进行了深入研究。
精密加工实践证明，可以利用工艺手段增加制造过程中的零件刚度，减小加工变形，实现薄壁零件的精密加工。
关键词：薄壁件；精密加工；增刚度；小应力Study on Precise Machining of Typical Thin-walled Parts in the SpacecraftLi Yueming Guo Yongjun（Beijing Institute of Control Engineering, Beijing 100190）Abstract：Aimed at the machining deformation problem of the typical thin-walled parts in the spacecraft, based on the theory of metal cutting, an intensive study of precise machining technology of thin-walled parts is made through the process design strengthening rigidity, the clamp with less stress, less cutting force and so on. Moreover, the practices of precise machining also show that the rigidity of parts during machining can be enhanced by various process means, which make the deformation of machining parts less and ensure the machining precision of thin-walled parts more easily attained.Key words：thin-walled parts；precise machining；strengthening rigidity；less stress1 引言在卫星、飞船等航天器制造中大量使用精密薄壁零件，该类零件通常有以下特点：薄壁，刚度较弱，加工过程中极易发生变形；精度要求高，关键尺寸精度为IT5～IT2级，关键的形位精度5～3级以上。
飞机薄壁结构件数控铣削加工表面质量研究
飞机薄壁结构件数控铣削加工表面质量研究摘要:本文以飞机铝合金双面薄壁结构件为切入点，通过分析结构特点及影响表面质量因素，通过典型零件槽腔加工试切，总结出合理的工艺方案、切削参数及刀具轨迹等，有效提高零件数控铣削加工表面质量及一次交检合格率，实现飞机薄壁结构件的无人工干预加工及优质高效交付。
关键词:数控铣削，薄壁结构件，加工策略，表面质量1 引言近年来飞机零件结构向着整体化、轻量化、高效率、低成本的方向发展。
为逐步打造精品零件，对数控程序的编制及加工参数的设定提出了新的要求，加工过程实现无人工干预，数控加工的理想状态是在零件的加工过程中，无人控制、无人换刀和无人测量，减少人为操作，实现持续加工。
零件数控加工后表面粗糙度已成为交检合格与否的评价标准之一，加工中的振动及变形、曲面连接处的光顺衔接、进退刀宏指令设置以及每次换刀产生的阶差等是影响零件表面质量的直接因素，飞机薄壁结构件的制造技术的研究对提高飞机性能、加快飞机产品发展，降低飞机研制费用具有重要的意义。
2 飞机薄壁结构件的特点飞机薄壁结构件是指机身结构用于支持，连接各零件以保证其他系统安装，承受一定载荷的零件，这类零件壁厚偏薄，由典型的腹板、筋条、转角等特征组合而成，腹板厚度小于等于2mm，筋条厚度小于等于2mm，其最常见的筋条、腹板厚度一般是1.5mm~2mm。
2.1结构特点腹板厚度薄，腹板厚度小于等于2mm，且零件尺寸长大于等于1000mm，宽大于等于300mm。
筋条厚度薄，筋条高度与厚度的比值一般在20以上，筋条厚度一般小于2mm。
2.2工艺特点（1）结构刚性差：薄壁结构件一般为高筋薄腹板零件，其自身的结构刚性差，零件精加工时易颤刀。
（2）金属去除率大：金属去除率一般都在93%～99%。
（3）零件变形量较大：因零件的金属去除率较大、刚性差，加工过程中应力释放，易引起零件变形。
3 影响加工表面质量的因素数控铣削加工过程中造成飞机薄壁结构件表面加工质量差的原因有多种，主要有以下因素：3.1刚性不足飞机薄壁结构件厚度一般小于等于2mm，自身的刚性差，同时刀具的刚性也不足，在铣削力作用下自身产生较大变形，在切除材料过程中发生欠切和过切现象，因此造成加工误差。
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析
航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析概述航空铝合金材料在航空航天制造中广泛应用，其轻质、高强度、良好的韧性和强的耐腐蚀性能使其成为理想的材料选择。
然而，由于其特殊的材料结构和机械性质，加工容易产生变形和裂纹。
因此，在加工航空铝合金材料时，需要对加工过程及其对材料的作用进行全面的分析和预测，以制定合理的加工参数，以确保产品质量和工艺效率。
本文将重点研究航空铝合金薄壁件铣削变形预测分析，以探究其机理和影响因素，并提出相应的解决方案和建议。
航空铝合金薄壁件铣削变形是由于外部力的作用，导致材料内部产生应力，从而引起形状和尺寸的改变。
其中，铣削过程中产生的切削力是导致变形的主要原因之一。
铣削力的大小和方向与材料的物理性质和几何形状有关。
航空铝合金材料是属于典型的延性材料，在外力作用下容易发生塑性变形。
在铣削薄壁件时，切削力作用在材料表面很小的区域内，形成个别点的应力集中，使材料局部塑性变形。
当材料内部的应力超过其耐受极限时，会产生塑性变形，形成比较严重的薄壁件凸起、位移和表面质量的下降等变形缺陷。
航空铝合金薄壁件铣削变形受到多种因素的影响，主要包括材料性质、加工参数和刀具磨损等。
1. 材料性质航空铝合金材料物理性质的不同会导致其在铣削过程中产生不同的变形。
例如，硬度高的材料在切削时需要施加更大的力量，容易导致局部应力集中和变形。
2. 加工参数铣削加工参数的选取，会对薄壁件的变形产生较大的影响。
例如，切削速度、进给量和切削深度的变化，会改变切削力和切削温度的大小和分布，从而影响材料形变的程度。
3. 刀具磨损刀具磨损的程度也对铣削变形有很大的影响。
由于磨损会改变刀具的几何形状和切削性能，导致刀具对材料的切削力和温度的分布不均匀，从而使变形更加显著。
航空铝合金薄壁件铣削变形的预测分析是建立在对变形机理和影响因素的理解和掌握的基础上的。
在分析过程中，需要考虑材料的切削力和温度分布、应力分布和材料的形变程度等问题。
1. 切削力和温度分布切削力和温度是影响航空铝合金薄壁件铣削变形的两个关键因素。
薄壁零件端铣建模与试验研究
80 圆园19袁57渊8冤
机械制造 总第 660 期
针对大型薄壁零件的端铣加工与精度保障袁 学者 开展了相应研究遥 武凯等咱1暂建立了薄壁腹板铣削加工 受力模型袁通过对立铣刀铣削模型进行分析袁推导了刀 具相对零件任意切削位置处的切削轴向分力表达式袁 并通过有限元仿真给出了腹板的加工变形规律遥 陈婷
收稿日期院圆园员9 年 2 月
婷咱2暂针对 TC4 钛合金薄壁板加工袁采用正交试验法建 立了薄壁腹板立铣切削力峰值预测模型遥 廖玉松等咱3暂 针对铝合金腹板铣削加工袁通过开展变参数试验袁分析 了切削深度尧 刀具及走刀方式对加工变形的影响遥 李 钦生等咱4暂对大型薄壁零件在加工中的装夹支撑方式及 加工工艺路线进行了研究袁 实现了对加工中变形量的 控制遥 丁杰等咱5暂针对薄壁端铣提出了刀位优化方法袁实 现了对加工振动的有效抑制遥 毛毅明等咱6暂针对筋板加 工变形问题袁使用经验公式对切削力进行了计算袁优化 了刀路袁实现了变形补偿遥
type parts are used. Such parts are difficult to be processed and clamped袁 and there tend to be weak rigid
support areas袁 which makes it difficult for traditional cutting force model to make an accurate description on
薄壁深腔零件数控铣削加工技术探究
TECHNOLOGY AND INFORMATION
薄壁深腔零件数控铣削加工技术探究
徐恒 沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110034
摘 要 随着科学技术的发展和进步，机械零件的制造技术也在不断发展。薄壁零件的质量比较轻，使用的材料比 较少，是工业生产中常用的加工工艺。同时，薄壁零件也存在刚度较低的现象，在加工环节中容易变形。部分零件 对精度的要求比较高，在加工的过程中，任何环节出现失误都会造成零件不符合标准，造成零件精度不能够满足生 产要求，影响零件制造加工质量。因此文章以薄壁零件为研究对象，详细探讨深腔曲面数控铣削加工技术。 关键词 薄壁零件；深腔；数控技术；铣削加工
在薄壁深腔零件制造加工中，机械加工工艺受到普遍的关 注，需要了解其存在的问题，采取相应的措施。薄壁深腔零件 具有比较低的刚度和强度，在加工的过程中，由于多种因素的 影响出现变形的问题，影响零件加工质量。薄壁深腔零件结构 简单并且成本较低，应用比较广泛，在实际的加工中，任何环 节出现问题都会造成零件产品质量问题。因此，需要加强对薄 壁深腔零件加工工艺进行探索，提高其加工精度，提高薄壁深 腔零件加工工艺水平[1]。
2 实例分析 2.1 产品结构及加工难点分析 某薄壁深腔框环类零件为芯级核心承力结件，使用过
程中需承受多重载荷的考验，其结构强度直接影响设备的稳定 性。由于产品材料去除量大，异形截面型腔切削受力不均衡， 机加工过程中切削应力累积与释放造成侧壁变形较大，导致产品 切削效率低、尺寸精度稳定性差。加工难点分析如下：①薄壁深 腔。网格型腔最大深度为96mm，网格圆角R15mm，型腔特征要 求网格精铣。产品机加工过程中去除材料约70%，铣削时铣刀最 大直径为32mm，最小长度为135mm（含40mm夹具高度），长径 比大于4∶1，属于典型深腔加工。②产品变形大。网格型腔铣削 过程中，网格间隔板震动强烈，会有挤压变形[2]。
航空发动机薄壁件加工技术分析
航空发动机薄壁件加工技术分析摘要：本文首先详细分析航空发动机薄壁件特点，并且结合航空发动机薄壁件加工流程，进一步总结出航空发动机薄壁件优化策略。
关键词：航空发动机薄壁件；加工技术；原材料；精细加工在航空发动机内部结构生产过程中，薄壁件是确保其运转质量的重要零件之一，由于零部件自身结构壁薄、刚性较差，所以一旦进行外部结构生产，则极易导致其内部产生形变问题，无法确保加工质量。
为此技术人员需要根据零部件生产需求和技术特点，科学、合理的使用辅助支撑结构，有效增加零部件基础刚性，从而保证零部件专业技术需求。
一、航空发动机薄壁件特点为了进一步保证航空发动机零部件加工水平，所以一般所选择的研究目标和对象普遍为大直径的薄壁件、多个级别的凹槽环境零部件等，并且所加工的原材料一般为钛合金锻造零部件。
其中航空发动机薄壁件在加工和技术操作过程中，需要在零部件外部圆形多个位置上安装叶片和燕尾榫槽，所以零部件在加工时，需要将其最大直径数值设定为1000毫米，其零部件基础高度为500毫米，最小零部件内部厚度为3毫米左右，所以该零部件自身属于最大径直的薄壁环形零部件。
由于所有的零部件外部表面的粗糙程度一般为1.6米左右，所以在生产过程中，此种全新的航空发动机薄壁件结构模式越来越常见，同时也成为了现阶段航空发电机核心零件之一，但是由于该零部件结构刚性较差，所以为后续零部件制造和加工带来了较多的问题和困难，零件结构如简图1所示[1]。
图1发动机零部件结构图二、航空发动机薄壁件加工流程为了保证航空发动机自身运行质量水平和效率，航空生产企业应该根据零部件生产实际情况进一步明确其内部结构生产方案，如表1，航空发动机薄壁件生产方案。
表 1航空发动机薄壁件生产方案正时罩缸盖罩机油盘零部件所属结构特点薄壁件厚度2毫米（*） 1.6毫米（*）3毫米-3毫米无筋（*）纵筋（*）加强筋布置环装钢筋少筋（*）横筋由表1能够进一步得知，航空发动机薄壁件所研究目标材料为整体结构体零部件锻造，所以各个零部件表面加工余量相对较大，实际进行生产工艺路线时需要进一步考虑零部件生产几何结构特点，以及结构余量分布情况等，以此作为基础条件设定科学、合理的加工流程和顺序，防止零部件在生产环节上的切削位置产生剧烈变化。
薄壁件铣削技术研究
薄壁件铣削技术研究赵熹;曹岩【摘要】在航空航天工业中,薄壁件数控铣削是一种常见的典型加工.本文以薄壁件铣削加工过程为研究对象,完成了对薄板支架零件的数控加工工艺分析,建立了薄壁件加工变形的力学模型,应用有限元分析软件,建立了薄壁件铣削加工变形的模拟环境,总结了薄壁件铣削加工变形的规律,提出了薄壁件加工变形补偿的方法,并在Pro/E软件中生成了走刀路线.本研究成果为解决薄壁件铣削加工问题提供了一定的参考和依据.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P97-101)【关键词】数控加工;薄壁件;铣削技术;有限元分析;加工变形;刀具轨迹【作者】赵熹;曹岩【作者单位】陕西国防工业职业技术学院,陕西户县710300;西安工业大学先进制造工程研究所,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TH162随着航空航天等领域国际化竞争的日益激烈，对相关产品的性能提出了更高的要求。
为了减轻产品的质量，提高产品的结构强度，进一步提升产品的性能，在这些领域中大量使用了薄壁结构零件，如飞机结构件中的支架零件等。
薄壁结构零件主要由侧壁和腹板组成，由于其结构简单，加工余量大，相对刚度较低, 故加工工艺性差，在切削力、切削热和切削振动等各种因素影响下，容易发生加工变形，致使其加工精度难以保证，且效率低下，这已成为薄壁结构加工的重要约束[1]。
西方等制造强国都非常重视薄壁件的变形问题。
他们针对薄壁件的结构特点，采用有限元技术，通过变形分析获得薄壁结构件的变形模式，再利用误差补偿技术进行适当补偿，以此保证薄壁结构零件的高精度加工要求；或者直接通过高速铣削技术解决薄壁件加工变形问题，还能同时提高加工生产率。
在国内，该方面的研究较少见诸报道。
由于严重缺乏相关试验数据，目前还处于起步阶段，尤其是对薄壁件加工变形控制的研究落后国外5～10 a。
由于薄壁件的铣削加工是一个复杂的金属切削过程，其对切削刀具、工艺方案、切削用量和工件变形等提出了新的要求；因此，需要通过大量的理论分析和试验研究，建立若干种动、静态铣削模型，利用有限元技术[2]，模拟分析刀具和工件的加工变形，使薄壁件的加工技术得到一定程度上的突破。
航空薄壁件铣削加工动力学仿真技术
航空薄壁件铣削加工动力学仿真技术杨昀;张卫红;党建卫;郑小伟;万敏【摘要】Milling of thin-walled workpiece is the most widely used process in aerospace industries. Due to the low rigidity of the milling system, chatter often occurs, which will decrease the machining efficiency and product quality. Thus, it is greatly significant for high performance milling to study the dynamic modelling technics on milling process of aerospace thin-walled workpiece and further to select the process and tool geometry parameters. In this paper, dynamic modelling technics on milling process of aerospace thin-walled workpiece including dynamic modelling the tool-spindle system, the in-process thin-walled workpiece and milling processes are introduced.%薄壁件铣削是航空工业中最常见的加工方式.航空薄壁件铣削工艺系统固有的弱刚性特点易引起切削颤振和变形,极大影响加工质量和效率.研究航空薄壁件铣削加工动力学仿真技术,指导工艺、刀具参数优选,对高质高效加工技术具有重要意义.围绕薄壁件铣削加工动力学仿真中的刀具-主轴系统动力学建模、切削瞬时薄壁件动力学建模及铣削过程动力学建模等技术进行介绍.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2018(061)007【总页数】7页(P42-47,69)【关键词】薄壁件;铣削;颤振;刀尖导纳;工件动态特性【作者】杨昀;张卫红;党建卫;郑小伟;万敏【作者单位】航空工业西安飞机工业( 集团) 有限责任公司,西安710089;西北工业大学机电学院,西安710072;西北工业大学机电学院,西安710072;航空工业西安飞机工业( 集团) 有限责任公司,西安710089;航空工业西安飞机工业( 集团) 有限责任公司,西安710089;西北工业大学机电学院,西安710072【正文语种】中文为减轻飞机重量并满足结构强度和使用性能要求，先进飞机设计中大量采用整体薄壁件，如整体隔框、整体壁板等。
航空薄壁零件切削加工技术研究进展
航空薄壁零件切削加工技术研究进展
李忠群;丁鹏;杨雨;欧阳芷楠;曾朝朋
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2024(67)7
【摘要】航空薄壁零件的加工精度和效率直接影响飞机的性能和可靠性。
本文系统综述了航空薄壁零件切削加工技术,包括夹具技术、加工变形预测与控制方法、颤振预测与控制技术,以及数字孪生技术应用等多个方面。
夹具技术详细研究了各种夹具的操作模式、结构特点、功能与应用等方面。
变形预测与控制分析了薄壁件加工变形原因,并介绍了相关的控制技术和方法。
颤振预测与控制探讨了切削过程稳定性分析技术和颤振控制技术,包括在线监测与识别、主动与被动控制技术和方法。
数字孪生技术的应用部分介绍了该技术在薄壁件加工中的实际应用情况。
通过对航空薄壁零件加工技术的系统综述,全面深入地介绍了相关内容,可为学者们的研究提供参考与指导。
【总页数】16页(P38-53)
【作者】李忠群;丁鹏;杨雨;欧阳芷楠;曾朝朋
【作者单位】湖南工业大学;北京航空航天大学江西研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG7
【相关文献】
1.基于UG6.0与VERICUT的航空薄壁零件虚数控加工仿真技术的研究
2.高压冷却技术在航空高温合金薄壁零件加工中的应用
3.铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术
4.高速切削技术在薄壁零件加工中的应用研究
5.航空长梁类薄壁零件高效加工应用技术探讨
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豳鄂咖砌ｓ：ｔｌｌｉｎ＿ｗａｌｌｅｄ ｃｏ珈印ｎｅｍ， ｃｏｍｅｒ Ｉｎｊ［１ｌｉＩｌｇ，Ⅱｌａｃｌｌｉ血ｎｇ ｔｅｃｌｌＩｌｏｌｏ留
１圆角铣削加工问题的简要分析
对于航空薄壁件的铣削加工，除了加工变形难 以控制以外，圆角的加工问题也尤为显著。文 献［１“Ｊ对欠切、过切等现象的产生原因及对策作了 详细的叙述。针对在圆角加工过程中出现的各种问 题，经研究发现，刀具从直边切入圆角以后，在圆角 处存在明显的切削力超值突变现象（见图１）。切削 力的超值突变不仅造成了刀具和工件的加工变形增 大，形成欠切；严重的时候还会形成拉刀——由于切 削力的剧增而将刀具拉下一段距离，造成圆角处的 过切现象；伴随着拉刀现象的发生，还会在圆角处产 生切削振动，留下明显的振纹。其不仅严重地影响 了零件的加工质量，降低了刀具使用寿命，而且增加 了生产成本和降低了生产效率。
２００５年第３９卷№３
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３试验结果及分析 本文以２１２４铝合金为试样材料，在ｕｃＰ７１０高 速加工中心上实施了刀具路径细化试验，并用 硒ｓｔｌｅｒ动态测力仪记录了切削力变化全过程。试验
中圆角半径为Ｒ６一，刀具采用声１２ｍ两齿螺旋立
铣刀，直边径向切削深度为５ＨⅡｎ，轴向切削深度为 ３ｎⅡｎ，机床主轴转速为１５０００ｒ／１１１ｉｎ，进给量为３Ｉｎ／ ｒＩｌｉｎ。具体铣削力变化曲线如图８所示。
显然，当Ａ。ｌ＿Ａ。时，在刀具由直线走刀过渡到 圆弧走刀的时候，由于切削夹角的增大而使刀具与 工件的接触面积增加，从而引起切削力的剧增，并诱
万方数据
１８
工具技术
究的基础之上，通过一定的试验研究，探讨和分析了 细化圆角走刀路径的方法在航空薄壁件圆角高速铣 削加工中的应用，试验研究结果表明，该方法是有效 可行的。
ｔ０ ｓｏｌｖｅ ｔ１１ｅ ｐＩ试ｄ舳姆ｏｃｃｕｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｌｌｅ ｃｏｍｅｒ ｍｉｌｌｉｎｇ ｐＩＤｃｅｓｓ ｏｆ ｔ１１ｅ舶呻啦ｕ石ｃａｌ ｔ１１ｉｎ—
ｗａ：Ｕｅｄ ｃｏｌＩｌｐｏｒｌｅｎｔｓ．Ａｎｄ ｍｉｌｌｉｎｇ ｅ）【ｐ商ＩＩｌｅｎｔｓ ａｒｅ ｃａＩｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｐＩＵ、忙ｔＩｌｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｍｃｉｅｍ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ．
时间／ｓ （ａ）直接走刀时铣削力曲线
时间／ｓ （ｂ）一次细化时铣削力曲线
时同／ｓ （ｃ）二次细化时铣削力曲线
图８圆角铣削加工切削力变化曲线
图８即为采用不同的走刀路径加工圆角时的切 削力（径向和切向合力）变化曲线。图８ａ为直接走 刀情况，图８ｂ为一次细化情况，图８ｃ为二次细化情 况。显然，细化了圆角走刀路径以后，在圆角处最后 一刀切削时，切削力的幅值比直接走刀有显著的下
ｃｌｅａ玎ｅｄ ｕｐ ｂｙ ｈａＩｌｄｗｏｒｋ．Ａｓ ａ Ｉ；ｅｓＬｄｔ ｔｈｅ ｍａｃｌｌｉＩｌｉＩｌｇ ｅｍｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｄｅｃ玎ｅａｓｅｄ ａＩｌｄ ｔｌｌｅ ｍａｃｈｊＩｌｉｌ唱ｃｏｓ“ｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．ｒＩｌｌｅ ｃｏｍｅ璐伽ｌ
ｐ哩懒￡ｅｄ ｐａｔｌｌ耐ｉ删粕ｅｎｔ邓Ｐ硼ｃｈ ｉｓ
经过理论分析与试验研究，航空薄壁件圆角加 工过程中引起切削力超值突变原因主要有以下几个 方面：
第一，目前对于复杂航空薄壁框体零件的加工， 主要采用ＣＡＤ／ｃＡ＾∥ＣＮＣ技术。常规数控加工在制 定刀具路径的时候，一般采用等径向切深切削，即在 一次走刀过程中径向切深为一定值。当刀具由直线 走刀过渡到圆弧走刀的时候，刀具与工件的接触面 积增加（见图２），从而引起切削力的超值增大并容 易诱发切削振动。
７ Ｊ，１１ｔｌｓｔｙ，Ｓ蛳ｔｌｌ ａｎｄ Ｃ Ｚ锄ｕｄｉｏ．Ｎｅｗ ＮＣ ｍｕｔｉｎｅｓ ｆｏｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ
ＩＩｌｉｌｌｉｎｇ．Ａｎｎａｌｓ ｏｆｔｌｌｅ ＣＩＲＰ，１９９０，１（３９）：５１７～５２１ ８张幼桢．金属切削理论．航空工业出版社，１９８８，６
第一作者：赵威，博士研究生，南京航空航天大学机电 工程学院机械制造自动化系，２１００１６南京市
一次细化：
Ｒａｌ＝Ａ一／２（一１）＋岛
二次细化：
Ｒａｌ＝２Ａ一／３（～１）＋凰
Ｒ砬＝Ａｅｃ。。姒／３（一１）＋Ｒｏ
其中Ｒｏ为前一次走刀后的圆角半径，Ｒ。ｔ、Ｒａ２ 为细化后的圆角处的刀具中心轨迹半径。具体的刀 具路径细化如图７所示。
（ａ）一次细化走刀轨迹
（ｂ）二次细化走刀轨迹 图７附加走刀路径示意图
１６
工具技术
航空薄壁件圆角的铣削加工试验研究＊
赵威何宁李亮武凯
南京航空航天大学
摘要：航空薄壁件圆角加工的质量控制一直是不易解决的难题。在圆角的走刀过程中，常常发生欠切、过 切、振动等现象，一般要通过手工打磨来消除过切、欠切痕迹或振纹。其不仅降低了刀具的寿命，严重影响了工件 的加工精度和加工效率。本文提出了细化圆角走刀路径的铣削方法，以解决航空薄壁件的圆角铣削加工问题。试 验结果表明，该方法是有效、可行的。
降，避免了在圆角处由于切削力的超值变化而导致 的欠切、过切或振动的产生。而且，试验后对三类圆 角表面质量和尺寸精度的测量结果显示，细化走刀 路径加工出的圆角质量较直接走刀加工出的圆角有 了较大的提高。当然，我们也注意到细化后的走刀 时间明显大于非细化时的走刀时间。因此，兼顾到 加工效率问题，必须在满足工件加工质量的基础上， 合理地选择细化次数。
细化圆角刀具路径的方法，其思想就是在走刀 过程中，保持刀具切削夹角恒定，或者附加走刀路 径，以减小刀具在圆角处的切削面积，从而避免切削 力的超值突变。具体细化圆角刀具路径的方法可以 分为两种情况实施，即大圆角和小圆角两种情况。 对于较大圆角的加工，可采用等切削夹角的圆角加 工方法（见图５）。
图５等切削夹角刀具轨迹示意图
由于切削力的大小主要由刀具与工件的接触面 积即切削面积确定，因此，保持刀具的切削夹角恒 定，即是保证切削面积恒定，从而避免切削力的突 变。根据图２可知，当Ｑｌ－Ｑ。时，即可求出Ａ。ｌ与 Ａ。。的对应关系：｛Ａ。２＋（尺一ｒ）Ａ。一础ｅｌ＝ｏ
显然，当确定了Ａ小Ｒ、ｒ的值以后，即可确定 ４。。的大小。当然，该方法主要用于小直径刀具加工 较大圆角的情况。这是因为，采用小直径刀具加工 较大的圆角，可以保证刀具在圆角处有较长的等径 向切深走刀路径，而从直线走刀到圆弧走刀的过渡 区域相对较短，则可采用直线近似（见图５刀具中心 轨迹中直线和圆弧的过渡区）。
４结论
通过以上的试验与分析可以看出，在航空薄壁 件圆角的铣削过程中，由于圆角处切削面积的变化 等原因，会产生切削力的剧增现象，严重时会造成欠 切、过切、切削振动等问题，严重地影响了工件的加 工质量。对于较大的圆角加工，可采用等切削夹角 的走刀方式；而对于较小的圆角加工，可通过细化圆 角处刀具路径，以适当地降低刀具在圆角走刀过程 中的切削力。这样不仅可以解决欠切、过切等问题， 提高工件的加工精度，而且可以增加刀具的使用寿 命，降低生产成本，提高生产效率。
5.航空制造工程手册总编委会 航空制造工程手册(框架壳体工艺) 1997 6.M D Tsai.S Takata.M Lnui Operation planning based on cutting process models 1991(40) 7.J Tlusty.S Smith.C Zamudio New NC routines for quality in milling 1990(39) 8.张幼桢 金属切削理论 1988
ｒｎｉⅡｉｎｇ，尚ｃｈ ｇｅｍ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｉｎ ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａ王ｉｒＩｄｕｓｎｉｅｓ．Ｕｎｄｅｒｃｕｔ，ｏｖｅｒｃｕｔ ０ｒ、，ｉｂｒ撕ｏｎ曲ｅｎ ０ｃｃｕｒ ｉｎ ｔＩｌｅ ｐｒＤｃｅｓｓ ０ｆ ｃｏｍｅｒｓ
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引证文献(10条)
1.吕苗苗.陶华.李海滨.高晓兵 难加工材料型腔圆角数控铣削的切削力预测[期刊论文]-机械强度 2009(3) 2.徐向荣.陈文亮 基于BIT图的高速加工轨迹优化的拐角估算[期刊论文]-中国制造业信息化 2009(5) 3.刘胤.胡小秋.杨芸.刘军.焦刚 弱刚度结构件的加工变形控制技术研究[期刊论文]-航天制造技术 2009(1) 4.刘胤.胡小秋 基于ABAQUS的弱刚度结构件装夹布局优化技术[期刊论文]-工具技术 2008(11) 5.陈震.陈新亚.许玲 高速铣削加工振动测试系统的研制[期刊论文]-矿山机械 2008(18) 6.陈震 USB2010在数据采集系统中的应用[期刊论文]-河南机电高等专科学校学报 2008(4) 7.魏建中.袁松梅.刘强 基于蚁群算法的拐角插铣路径优化技术[期刊论文]-机械工程师 2008(9) 8.赵振宇.宋柱梅 型腔高速铣削加工刀具轨迹优化研究[期刊论文]-深圳信息职业技术学院学报 2008(2) 9.陈新亚.曹秋霞 高速铣削中薄壁工件加工振动的研究[期刊论文]-煤矿机械 2008(6) 10.程志刚.王巧生.王成勇 模具高速加工中的走刀路径策略[期刊论文]-模具制造 2006(8)
在细化刀具路径时，必须考虑细化的依据和细 化的次数，从而降低切削力的超值突变。因此，在铣
万方数据
削航空薄壁件圆角时，我们以径向切削深度的变化 作为细化依据，制定了一次细化和二次细化。
图６附加走刀路径示意图
如图７所示，假定对于一次走刀，刀具在圆角处 的最大切削深度为Ａ。。一，则可以根据Ａ。。一相对于 直线走刀时的径向切深Ａ。ｌ的大小来考虑是分两次 走刀（见图７ａ），还是分三次走刀（见图７ｂ）。对于刀 具附加路径的Ｒ。（圆角处刀具中心轨迹半径）的大 小可以根据以下公式求出
当然，如何将圆角细化方案大规模地应用于航 空制造工厂，这正是我们准备进行的下一步工作，即 将圆角细化方案嵌入目前航空工厂中常用的ｃＡＭ 模块之内，以求发挥最大效益。
参考文献
１史立新．数控铣削中的过切现象分析．机械工艺师，２０００，