飞机整体结构件加工变形的初始残余应力- 初始几何误差耦合影响与控制
2021-03-05林锋姚婉秦国华叶海潮陶江
兵工学报 2021年12期
林锋, 姚婉, 秦国华, 叶海潮, 陶江
(南昌航空大学 航空制造工程学院, 江西 南昌 330063)
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航空航天领域的发展水平在当前已成为衡量一个国家综合国力的重要指标之一。人们对于航空材料性能的要求越来越高,而航空材料是一类特殊且要求比较严苛的材料。铝合金由于较高的比强度、低密度、良好的加工性能以及耐腐蚀等优点,广泛应用于航空领域[1]。此外,为了提高飞行机动性,许多骨架零件大量采用整体结构件[2]。在加工过程中,毛坯材料的去除率高达90%,使得零件的刚性变差,易发生加工变形且加工精度难以得到保证,每年因为加工变形而导致报废的零件数不胜数,造成巨大的经济损失,也限制了我国航空业的进一步发展。
零件在高速加工时变形的主要致因包括初始残余应力和加工残余应力[3-4]。Li等[5]介绍两种残余应力的产生原因及影响因素,并分析了这两种残余应力的预测、控制方法及其适用范围。据统计,航空零件加工过程中发生变形的约90%可以归结于毛坯内部的初始残余应力[6]。Sun等[7]根据板变形理论进行了不同初始残余应力作用下的铣削变形实验,发现初始压应力和加工残余应力耦合下板的变形会增加,而初始拉应力和加工残余应力作用下板的变形会减小。Huang等[8]分析毛坯初始残余应力和铣削应力耦合作用对零件变形的影响,对比化学铣削实验结果后认为,在高速铣削情况下,残余应力对零件变形的影响远远大于铣削应力。……
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