● 摘要
铝合金整体结构件在航空、航天工业设备中的运用，不仅减少了飞行器的自身重量，而且缩短了制造周期，减小了故障发生率，降低了维护费用。然而整体结构件加工变形是制造领域的一大难题，在理论上和实践上对大型整体结构件加工过程的变形机理进行深入研究，具有重要的理论和实际意义。在诸多影响大型整体结构件变形的因素中，残余应力是引起工件加工后变形的主要原因之一。本文阐述了残余应力的产生机理和切削加工中产生残余应力的原因；在弹塑性有限元理论的基础上，运用通用商业大型非线性有限元分析软件，建立了二维正交铣削有限元分析模型、四齿铣刀的铣削有限元模型、三维隔框类零件的有限元分析模型；仿真分析了不同切削参数下工件铣削残余应力的大小和分布情况，并对二维正交铣削有限元模型和四齿铣刀的铣削有限元模型的运算结果进行了对比分析。在铝合金预拉伸板7075T7351残余应力检测研究部分中，采用了逐层切削法测量铝合金预拉伸板厚板的残余应力。在残余应力测量实验中，采用动态电阻应变仪，精确地测量了材料去除过程中因残余应力的释放引起的应变变化过程，通过计算得到了铝合金预拉伸板厚板内残余应力分布的规律。分析了大型整体隔框类结构件在采用铣削加工时引起零件加工变形的影响因素；研究了大型整体隔框类结构件在采用铣削加工时，毛坯内残余应力对加工变形的影响；设计了典型零件单面“田字形”隔框的切削实验，验证了大型整体隔框类结构件的三维有限元模型的仿真结果，最终得到毛坯内残余应力对薄壁类零件加工变形的规律。还研究了不同结构形式的单面隔板类零件和双面隔板类零件在加工时毛坯内部残余应力释放引起的工件变形的规律；设计了典型零件单面结构和双面对称结构的“日字形”隔框的切削实验；将实际切削实验得到的数据与单面和双面结构件的三维有限元模型仿真的结果作对比分析，获得了工件结构形式对薄壁类零件加工变形的影响规律。