航空薄壁件在線測量與補(bǔ)償加工.pdf

1、航空結(jié)構(gòu)件、航空葉片是航空制造的關(guān)鍵零件，具有弱剛性、難加工、型面復(fù)雜等技術(shù)特點(diǎn)。該類零件通常采用鈦合金、高溫合金等難加工材料，以及鋁合金弱剛性材料。鈦合金加工過程中活性高易產(chǎn)生硬脆氧化層加劇刀具磨損，航空鋁合金大屈服比和殘余應(yīng)力再分布引起切削回彈，且這兩類材料彈性模量較小、壁厚很薄，加工中易引起彈性變形，導(dǎo)致航空薄壁件加工偏差難以控制。本文針對這些難題，對航空薄壁件的幾何變形規(guī)律及補(bǔ)償方法開展實(shí)驗(yàn)研究，具體工作包括：
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2、搭建在線測量軟硬件平臺，提出兩種在線測量方案：一是基于數(shù)控系統(tǒng)測量-運(yùn)算的快捷測量方案，實(shí)現(xiàn)簡單特征的在線測量-誤差評定功能；二是適合復(fù)雜特征、大規(guī)模點(diǎn)的在線測量方案，在軟件上規(guī)劃好無干涉測量路徑，并根據(jù)測量得到的離散點(diǎn)信息，計(jì)算零件實(shí)際加工表面與理論模型間的偏差數(shù)值，通過對偏差點(diǎn)的插值與擬合分析整體偏差。編寫補(bǔ)償加工軟件模塊，對半精加工后工件的幾何偏差進(jìn)行分析，建立偏差模型并對精加工軌跡實(shí)施修改，提出兩種補(bǔ)償加工方法：對規(guī)則薄壁特征的

3、均值偏差補(bǔ)償方法、對自由曲面薄壁特征的精加工軌跡分段補(bǔ)償方法。
　　（2）設(shè)計(jì)規(guī)則薄壁件切削補(bǔ)償加工試驗(yàn)，采用TC4鈦合金、7075鋁合金以及304不銹鋼三種航空材料，平面、規(guī)則曲面兩種薄壁特征，對補(bǔ)償試件與未補(bǔ)償試件的加工效果進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：補(bǔ)償加工后的實(shí)驗(yàn)組加工精度比對照組高50％左右，且TC4鈦合金的補(bǔ)償效果在0.4mm～0.7mm的超薄壁厚條件下表現(xiàn)穩(wěn)定，優(yōu)于7075鋁合金和304不銹鋼；方差分析證明壁厚因素對厚度

4、小于1mm的TC4鈦合金切削偏差有顯著影響，而7075鋁合金和304不銹鋼的顯著影響因素是工件高度。
　　（3）完成航空薄壁葉片在線測量及補(bǔ)償加工實(shí)驗(yàn)，以航空鋁合金板材為加工毛坯，進(jìn)行五軸加工規(guī)劃，并設(shè)計(jì)復(fù)雜特征在線測量路徑方案，在Mikron五軸加工中心上完成加工和在線測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)對精加工進(jìn)行分段補(bǔ)償，修改精加工的走刀軌跡，結(jié)果證明，與設(shè)置相同加工參數(shù)的半精加工相比，整體精度提高約1倍，偏差控制在工藝要求的精度范圍內(nèi)，驗(yàn)證