隨著現(xiàn)代飛機(jī)高速芳绩、高機(jī)動(dòng)性能要求的不斷提高，飛機(jī)上越來(lái)越多地采用整體結(jié)構(gòu)件撞反，如飛機(jī)的大梁妥色、隔框、壁板等普遍采用了整體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遏片。整體結(jié)構(gòu)件在現(xiàn)代飛機(jī)锉窑、航天器上的應(yīng)用是制造技術(shù)的一大進(jìn)步。

　　整體結(jié)構(gòu)件具有重量輕辫慎，在剛度绣坛、抗疲勞強(qiáng)度以及各種失穩(wěn)臨界值等方面均比鉚接結(jié)構(gòu)勝出一籌的顯著優(yōu)點(diǎn)。然而塑渤，在整體結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過(guò)程中巢的，常因毛坯的初始應(yīng)力、結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性及加工工藝的不盡完善等因素的影響導(dǎo)致工件產(chǎn)生彎曲饱舆、扭曲以及彎扭組合等加工變形嘴符，對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)還會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了航空整體結(jié)構(gòu)零件的生產(chǎn)效率和最終產(chǎn)品精度稻蒂。同時(shí)蒿荤，隨著材料科學(xué)和加工技術(shù)的發(fā)展，許多高強(qiáng)度輕質(zhì)合金材料如鈦合金秒牙、鎳基合金禾绊、新型高強(qiáng)度鋼等在航空整體結(jié)構(gòu)零件中得到廣泛應(yīng)用。但是攻臀，由于這些新型材料特殊的物理力學(xué)性能焕数，使其成為典型的難加工材料，嚴(yán)重制約著加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對(duì)加工制造技術(shù)提出了更高的要求堡赔。航空整體結(jié)構(gòu)零件的加工精度和加工效率是制約現(xiàn)有先進(jìn)機(jī)型批量化生產(chǎn)和新機(jī)型研發(fā)進(jìn)度的瓶頸识脆，這一工藝難題更是大飛機(jī)研制必須重點(diǎn)突破的制造工藝難題。本文以航空整體結(jié)構(gòu)零件為研究對(duì)象善已，在分析航空整體結(jié)構(gòu)件加工各工藝環(huán)節(jié)如刀具灼捂、機(jī)床、裝夾和校正等工藝環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上换团，提出相應(yīng)的解決策略悉稠，為實(shí)現(xiàn)航空整體結(jié)構(gòu)零件高效高精度加工提出可行的技術(shù)方法，以起到拋磚引玉的作用艘包。

　　一偎球、航空整體結(jié)構(gòu)件高效高精密切削加工刀具

　　航空整體結(jié)構(gòu)件加工普遍采用數(shù)控加工技術(shù)，數(shù)控加工所依賴的關(guān)鍵技術(shù)之一就是數(shù)控刀具技術(shù)辑甜。數(shù)控刀具的性能和質(zhì)量直接影響到數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率的高低和加工質(zhì)量的好壞秉溉。目前窿侈，我國(guó)航空制造業(yè)中的高檔數(shù)控刀具幾乎全部依賴進(jìn)口献凫。國(guó)外用于鋁合金加工的30 000r/min以上設(shè)備開始應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)庭授；隨著新戰(zhàn)機(jī)的開發(fā)，對(duì)不斷涌現(xiàn)的難加工材料（鈦合金捣卵、鎳基合金弓并、新型高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等）提出了越來(lái)越高的要求借陕。開發(fā)我國(guó)航空整體結(jié)構(gòu)件高效远丸、高精密切削刀具不僅可以大大降低我國(guó)航空制造業(yè)的制造成本，提高加工質(zhì)量册安，而且可以從根本上提升我國(guó)航空航天工業(yè)的數(shù)控加工水平喜毅。

　　加工效率的提高主要來(lái)源于新型刀具材料的開發(fā)與應(yīng)用。到目前為止烫奏，已經(jīng)開發(fā)了許多新型高效刀具材料苇皂，主要包括：粉末冶金高速鋼（PM HSS）、硬質(zhì)合金（特別是超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金）耙肖、金屬陶瓷仰铃、立方氮化硼（CBN）和聚晶立方氮化硼（PCBN）、聚晶金剛石（PCD）和單晶金剛石授瘦。再加上復(fù)合涂層技術(shù)（物理涂層PVD和化學(xué)涂層CVD）醋界，使現(xiàn)代刀具材料的綜合性能得到了提高，促進(jìn)了航空整體結(jié)構(gòu)件加工效率和加工質(zhì)量的提高提完。下面介紹幾種材料的刀具形纺。

　　1. 高速鋼刀具

　　粉末冶金高速鋼是高速鋼制造技術(shù)的突破丘侠，拓展了普通高速鋼的應(yīng)用范圍，其最大優(yōu)點(diǎn)是解決了碳化物偏析問題挡篓，大大提高了鋼材的強(qiáng)度與韌性，無(wú)需再進(jìn)行鍛造加工來(lái)改善組織帚称；另外官研，合金元素含量可以提高，使材料具有良好的耐磨性闯睹。盡管目前硬質(zhì)合金取代高速鋼成為刀具材料的主流戏羽，但高速鋼的高強(qiáng)度和刃口的鋒利性是硬質(zhì)合金無(wú)法比擬的，再加上涂層技術(shù)使高速鋼在復(fù)雜形狀的精密刀具中仍占據(jù)這不可替代的地位楼吃，即使在一些航空難加工材料如鈦合金始花，AF1410新型超強(qiáng)度鋼的加工中高速鋼刀具也發(fā)揮著獨(dú)特作用。

　　2. 硬質(zhì)合金刀具

　　20世紀(jì)40年代路统，以碳化鎢為主要材料的用粉末冶金工藝制成的硬質(zhì)合金出現(xiàn)后茴辈，刀具材料出現(xiàn)了一次大的飛躍，切削速度提高了至少三倍以上乞审，耐熱性（以前稱為紅硬性）從600℃提高到900℃以上绎噩。在我國(guó)，由于通用機(jī)床仍占有主要地位鸠丸，目前硬質(zhì)合金刀具的使用還沒有達(dá)到國(guó)外的水平缨诱，但是隨著數(shù)控機(jī)床的推廣，其發(fā)展速度也明顯提高赡脚，在航空制造業(yè)的帶動(dòng)下纳倒，國(guó)內(nèi)一些知名刀具廠家開發(fā)的數(shù)控刀具（如廈門金鷺特種合金公司）已接近或到達(dá)國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。

　　超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金通常是指WC平均粒度介于0.2～0.5μm的硬質(zhì)合金幸持。由于組織微細(xì)苟暗、WC與粘結(jié)相的結(jié)合強(qiáng)度大，使該合金同時(shí)兼有高韌性川砌、高強(qiáng)度况既、高硬度而被譽(yù)為“三高合金”。

　　隨著超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金性能的提高组民，其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大棒仍，超細(xì)晶粒整體硬質(zhì)合金刀具在航空鋁合金、鈦合金的高速加工中發(fā)揮重要作用臭胜。

　　3. 超硬刀具

　　金剛石和立方氮化硼屬于典型的超硬刀具材料莫其，金剛石具有極高的硬度（可達(dá)10000HV）、極好的導(dǎo)熱性耸三、好的化學(xué)穩(wěn)定性（除與Fe等反應(yīng)外）和低的線膨脹系數(shù)乱陡；立方氮化硼也有很高的硬度浇揩，僅次于金剛石，耐熱性非常好憨颠，耐熱溫度可以達(dá)到1400～1500℃胳徽，而且具有比金剛石更好的化學(xué)穩(wěn)定性。這些特性使得它們成為高速切削鈦合金理想的刀具材料爽彤。國(guó)外已綷-開始了使用金剛石和立方氮化硼刀具高速切削鈦合金的研究和應(yīng)用养盗。隨著各種新型難加工材料應(yīng)用的增多，必然將促進(jìn)超硬刀具材料進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用适篙。

　　4. 涂層刀具

　　刀具表面涂層是解決刀具性能兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)—強(qiáng)度和韌性這一對(duì)矛盾的有效途徑必痢。在先進(jìn)制造業(yè)中，硬質(zhì)合金刀具及高性能高速鋼刀具漂手，80%以上都采用了表面涂層技術(shù)涤朴，CNC機(jī)床上所用的刀具90%以上是涂層刀具。為了更好地解決難加工材料加工問題曼散，材料科學(xué)家開發(fā)了許多新的涂層牌號(hào)茁升，包括添加Si到TiN中形成的TiSiN涂層，或在A1TiN涂層中增加Al含量污兄，或用Cr代替Ti開發(fā)出A1CrN涂層冻款，以及具有更高硬度、韌性和抗高溫氧化性能的納米結(jié)構(gòu)涂層等赁霉。航空難加工材料的發(fā)展筝赶，促使涂層技術(shù)及其工程應(yīng)用的發(fā)展，如新型鈦合金材料Ti5553（Ti-5Al-5Mo-3Cr）谬碱，屬于β型鈦合金舰桑，與常用的航空用鈦合金Ti-6Al-4V相比，具有更好的淬硬性和抗疲勞強(qiáng)度蠢挡，更適合制造關(guān)鍵零件弧岳，但比傳統(tǒng)的鈦合金更難加工，加工Ti5553的刀具壽命不及Ti-6Al-4V的1/5业踏，美國(guó)Niagara刀具公司與航空公司合作禽炬，綜合利用涂層技術(shù)、新型刀具結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)優(yōu)化成功解決這一難加工材料的加工問題勤家。

　　刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化腹尖。刀具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是提高刀具切削性能的重要途徑。通過(guò)采用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM等技術(shù)伐脖，針對(duì)加工對(duì)象的結(jié)構(gòu)和材料特性热幔，涌現(xiàn)出了越來(lái)越多的先進(jìn)的刀具結(jié)構(gòu)，如多功能面銑刀讼庇、模塊式立銑刀绎巨、大進(jìn)給銑刀等近尚；與此同時(shí)，出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)场勤，如多功能戈锻、多盤的機(jī)夾梅花刀，形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片等首潮。通過(guò)采用先進(jìn)的刀具結(jié)構(gòu)彬膘，可以更好地發(fā)揮刀具材料和刀具涂層的功用，提高刀具的整體切削性能甲祖。

　　航空整體結(jié)構(gòu)件大都采用銑削加工劈产，刀具材料誊配、涂層鞍伟、刀具結(jié)構(gòu)是提高切削性能的關(guān)鍵因素，而結(jié)構(gòu)形狀影響著加工精度和切削穩(wěn)定性请状。在進(jìn)行刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須加強(qiáng)刃口微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究秀吧，包括減振韌帶、刀具鈍化等铝儒。刀具鈍化可顯著提高刀具的切削性能和使用壽命醒腹，國(guó)外學(xué)者對(duì)刀具鈍化技術(shù)給予高度重視，Yung-Chang Yen等人采用有限元仿真方法研究了刀具刃口半徑對(duì)于切削加工的影響抬邑，包括對(duì)切削力漆暑、切削溫度等因素的影響，K.D.Bouzaki等人采用有限元仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法分析了刀具刃口鈍化半徑對(duì)于涂層刀具壽命的影響个扰；N. Fang等人分析了刀具刃口鈍化對(duì)于鋁合金加工的影響瓷炮，J. Rech等人分析了刀具刃口半徑對(duì)于高速鋼銑刀片抗磨損性能的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)刀具刃口處理研究較晚递宅，國(guó)內(nèi)的桂育鵬研發(fā)了小型可轉(zhuǎn)位刀片鈍化機(jī)娘香，用于刀片刃口鈍化，山東大學(xué)進(jìn)行了鈍化刀具和非鈍化刀具銑削鈦合金的實(shí)驗(yàn)研究办龄。在航空材料加工中烘绽，無(wú)論是鋁合金還是鈦合金等難加工材料的加工，刀具刃口部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化是影響加工效率和刀具壽命的關(guān)鍵因素之一俐填。

　二安接、適應(yīng)航空整體結(jié)構(gòu)件加工要求的機(jī)床開發(fā)

　　在新型飛機(jī)的設(shè)計(jì)中，新材料英融、新工藝和新結(jié)構(gòu)不斷得到應(yīng)用赫段，對(duì)加工設(shè)備規(guī)格和性能參數(shù)提出了新的要求。

　　在新材料中矢赁，鈦合金和復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛糯笙，包括鈦合金框贬丛、梁肋、接頭及復(fù)合蒙皮夯铡、骨架等的應(yīng)用坊秉。鋁合金雖然仍作為主體材料獲得廣泛應(yīng)用，但所占比例在不斷減少闷墅，新材料的應(yīng)用比例在不斷增大前忿。為提供加工質(zhì)量和加工效率，在航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中熙屁，必須開發(fā)和選用適合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性的數(shù)控加工設(shè)備扁奢。

　　作為主體材料的高強(qiáng)度鋁合金整體結(jié)構(gòu)件，其毛坯是60～300mm厚的鋁合金預(yù)拉伸板材或鋁錠匹憎，長(zhǎng)度從1m以內(nèi)直到30m逻袭。毛坯的金屬切除率在80%以上，新式戰(zhàn)機(jī)甚至高達(dá)95%业满。由于在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛采用三維CAD和有限元分析肢俄，其結(jié)構(gòu)得到不斷優(yōu)化，材料性能獲得充分利用李臀，從而在提高結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的同時(shí)憎兽，顯著降低其重量，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜化吵冒、空腔多纯命、壁厚薄，這就要求提高機(jī)床的聯(lián)動(dòng)性痹栖，許多航空整體結(jié)構(gòu)件需要5軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床才能加工亿汞；同時(shí)要提高機(jī)床轉(zhuǎn)速，從機(jī)床的角度保證航空整體結(jié)構(gòu)件的高效加工结耀。

　　鈦合金留夜、鎳基合金、高強(qiáng)度鋼等新型材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用可顯著提高新型飛機(jī)的綜合性能图甜，但這些材料大都屬于難加工材料碍粥，給加工制造帶來(lái)很大困難。在加工過(guò)程中黑毅，在正確選擇刀具材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)嚼摩，并進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，需要針對(duì)被加工材料的特性矿瘦，有針對(duì)性地開發(fā)相應(yīng)機(jī)床枕面，例如針對(duì)鈦合金加工過(guò)程中功率消耗大、切削速度比鋁合金加工低学蛤、加工過(guò)程中極易產(chǎn)生振動(dòng)等特點(diǎn)贮祥，辛辛那提機(jī)床公司專門開發(fā)了針對(duì)鈦合金加工的高剛度夫次、大扭矩、大功率數(shù)控加工機(jī)床程昨，最近又推出加工材料范圍從鋁合金到鈦合金的數(shù)控加工中心搔冈。

　　三、航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形控制技術(shù)

　　1. 基于有限元仿真航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形預(yù)測(cè)與控制

　　航空整體結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜咖亏，尺寸大肩菲，加工過(guò)程中常因復(fù)雜的動(dòng)態(tài)熱－力耦合作用導(dǎo)致加工變形，加工變形預(yù)測(cè)與控制是航空整體結(jié)構(gòu)件制造工藝研究的關(guān)鍵問題之一已唐。近年來(lái)犹佣，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)值計(jì)算理論和方法的飛速發(fā)展，有限元仿真技術(shù)開始在切削加工工藝?yán)碚撗芯恐械玫綇V泛應(yīng)用绞芽。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究和理論分析皱辞，有限元仿真技術(shù)能夠節(jié)省大量的時(shí)間和成本，并能夠獲得實(shí)驗(yàn)難以測(cè)試的物理力學(xué)參數(shù)如應(yīng)力虱而、應(yīng)變筏餐、應(yīng)變率和溫度等开泽，利用有限元仿真技術(shù)研究和解決整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形問題成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和重要方向之一牡拇。基于有限元仿真航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形預(yù)測(cè)與控制的研究主要包括如下幾方面：

　∧侣伞（1）考慮毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力影響的加工變形預(yù)測(cè)有限元仿真分析

　　Wang等人在商業(yè)化有限元軟件MSC.Marc系統(tǒng)上惠呼，集成了數(shù)控加工過(guò)程有限元仿真模塊，分析了毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力對(duì)零件整體加工變形的影響峦耘。孫杰在對(duì)整體結(jié)構(gòu)件加工變形問題的研究中剔蹋，通過(guò)有限元模擬研究證明：毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力對(duì)隔框零件整體加工變形起著主要影響作用； A strom采用單元生死技術(shù)研究了零件在初始內(nèi)應(yīng)力作用下的整體變形辅髓，刀軌路徑通過(guò)參數(shù)方程給定泣崩；Guo等人在給定毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力和裝夾條件下，利用有限元仿真技術(shù)模擬了不同的銑削加工走刀路徑對(duì)航空框類零件加工變形精度的影響洛口，并得出從外向內(nèi)的銑削路徑產(chǎn)生的加工變形小的結(jié)論矫付；王樹宏綜合考慮毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力、裝夾條件和銑削力等因素的影響第焰，建立了多因素耦合影響的銑削加工變形有限元分析模型洞歼，并將其應(yīng)用于實(shí)際框類零件銑削加工變形的預(yù)測(cè)分析；浙江大學(xué)在航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形預(yù)測(cè)和控制方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究产贤，王立濤采用有限元仿真技術(shù)研究了框類整體結(jié)構(gòu)件加工方式和加工工序?qū)庸ぷ冃蔚挠绊懸?guī)律宣验，結(jié)果表明，內(nèi)環(huán)銑使已加工表面應(yīng)力失衡而嚴(yán)重影響零件變形并可能導(dǎo)致平面度超差鹦房，蜿蜒和并進(jìn)模式由于多處應(yīng)力集中而引起零件不規(guī)則變形娇晦，而外環(huán)銑則比較理想浑梳；黃志剛綜合考慮了毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力，切削力镀匈、切削熱赴笨、裝夾以及加工路徑等因素的相互耦合作用，建立了銑削加工過(guò)程熱力耦合有限元模型寇祈，通過(guò)對(duì)順序銑削忆键、奇偶銑削以及偶奇銑削三種加工順序模擬結(jié)果的比較，得出了奇偶銑削引起的加工變形最小的結(jié)論勋崇；董輝躍憋庙、成群林、楊勇等在黃志剛工作的基礎(chǔ)上取视，對(duì)整體結(jié)構(gòu)件有限元建模過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn)硝皂，在切削載荷的獲取和施加、有限元網(wǎng)格劃分作谭、走刀路線的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)一步完善稽物，最后對(duì)實(shí)際大尺寸航空整體結(jié)構(gòu)件——前梁銑削加工全過(guò)程進(jìn)行了模擬研究，預(yù)測(cè)了零件整體加工變形折欠。所建立的有限元分析模型及梁類零件仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1～3所示贝或。山東大學(xué)路冬考慮裝夾布局因素的影響規(guī)律對(duì)整體結(jié)構(gòu)件加工變形過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬研究，并基于加工變形結(jié)果進(jìn)行了數(shù)控加工工藝優(yōu)化研究[34]锐秦。

　∵浣薄（2）薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形的預(yù)測(cè)與控制

　　針對(duì)薄壁型結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的局部加工變形問題，武凱等人采用有限元仿真技術(shù)研究了薄壁腹板酱床、側(cè)壁加工變形規(guī)律及其變形控制方案羊赵，指出大切深法以及分步環(huán)切法可以充分利用薄壁件自身剛性，減小加工變形扇谣，提高加工精度昧捷；王志剛等人[36]基于材料始終處于彈性范圍的假設(shè)，分析了薄壁零件的加工變形冕咒，數(shù)值模擬時(shí)考慮了切削力作用下側(cè)壁的彈性變形撑葡，但沒有考慮初始?xì)堄鄳?yīng)力和切削熱對(duì)變形影響；Wan等人[37]基于三維非規(guī)則網(wǎng)格的刀具/工件變形的耦合迭代以及恒定網(wǎng)格下材料去除效應(yīng)的變剛度處理方法闲耿，研究了零件銑削加工中的變形胰薪，并預(yù)測(cè)了加工表面誤差；王兆峻等人研究了毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力對(duì)薄壁件加工變形的影響而沒有考慮切削載荷的影響减组。

　　盡管采用有限元仿真技術(shù)能夠?qū)娇照w結(jié)構(gòu)件加工變形進(jìn)行預(yù)測(cè)蓄士，但是，由于模擬中材料模型和實(shí)際工件材料的物理屬性不能很好的吻合，而且建模過(guò)程進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化肋漏，沒有考慮到周圍環(huán)境的影響逝惑，如溫度的影響導(dǎo)致的熱變形，以及機(jī)床振動(dòng)茶黄、刀具磨損等因素產(chǎn)生的影響巾沟，因此，有限元模擬結(jié)果和實(shí)際變形情況仍有較大的差距崔败。在仿真過(guò)程中祷安，摩擦模型及材料斷裂準(zhǔn)則與實(shí)際情況也存在一定的差距。今后兔乞，隨著切削加工物理建模環(huán)節(jié)的完善和計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真技術(shù)的發(fā)展汇鞭，有限元模擬加工變形的精度將會(huì)得到較大的提高，使有限元仿真分析對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)進(jìn)入應(yīng)用階段庸追。

　3.2 面向高精度加工的裝夾具優(yōu)化

　　夾緊力是影響航空整體結(jié)構(gòu)件變形的重要因素之一霍骄，工件在機(jī)床上的裝夾精度是影響整個(gè)加工精度的重要因素，20~60%的加工誤差是由裝夾引起的淡溯。夾具的剛度和穩(wěn)定性直接影響工件的尺寸和形狀誤差读整，尤其對(duì)弱剛度結(jié)構(gòu)件，夾緊力引起的變形更是不容忽視咱娶。通過(guò)調(diào)整夾具元件的位置或添加必要的夾具元件米间，能夠達(dá)到減少變形的目的[40]。然后豺总，夾具設(shè)計(jì)未受到同工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣的重視车伞。隨著對(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件加工精度要求的提高择懂，對(duì)裝夾方案優(yōu)選研究逐漸受到重視喻喳。

　　分別建立了有限元仿真分析模型，對(duì)裝夾部位與裝夾順序等對(duì)加工變形的影響進(jìn)行了定量分析蝶映。文獻(xiàn)提出了夾具工件系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)模型巍坦，基于有限元方法對(duì)夾緊元件的布局進(jìn)行優(yōu)化。Necmetin采用遺傳算法擦斑，基于ANSYS有限元數(shù)值計(jì)算進(jìn)行裝夾位置優(yōu)化腿若。以加工過(guò)程中航空框類整體結(jié)構(gòu)件的最大變形最小為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法和有限元法相結(jié)合的方法才昔，建立了航空框類整體結(jié)構(gòu)件夾緊點(diǎn)位置及夾緊點(diǎn)數(shù)目遞推優(yōu)化模型谓蹂，根據(jù)該優(yōu)化模型對(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件進(jìn)行裝夾布局優(yōu)化。Haiyan et al建立了確定加工過(guò)程中所需最小夾緊力的分析模型峰礁。Satyanarayana et al基于理論和實(shí)驗(yàn)研究漠恰，對(duì)夾緊元件的接觸和摩擦問題進(jìn)行了分析，為裝夾方案優(yōu)化有限元分析建模邊界條件的確定提供依據(jù)。

　　裝夾方案的優(yōu)選在航空整體結(jié)構(gòu)件加工中的地位尤為突出蹲自，需要進(jìn)一步開展薄壁件跟蹤刀具軌跡的智能裝夾系統(tǒng)和基于應(yīng)力均布的裝夾系統(tǒng)研究平敏，這些工作理論和實(shí)踐均需加強(qiáng)。

　　航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形是切削加工過(guò)程中毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力颗介、切削過(guò)程中的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力愤惰、裝夾應(yīng)力等耦合作用的結(jié)果，盡管開展了切削加工過(guò)程變形預(yù)測(cè)與控制赘理、基于變形最小裝夾方案優(yōu)化研究宦言，但所進(jìn)行的研究工作大都是獨(dú)立進(jìn)行的，需要開展綜合考慮加工應(yīng)力與裝夾應(yīng)力在切削加工過(guò)程中的變化特點(diǎn)與對(duì)加工變形影響的研究商模。另外蜡励，工藝規(guī)劃和數(shù)控編程技術(shù)在航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形控制中也發(fā)揮重要作用。

　　4 整體結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工變形校正技術(shù)研究

　　目前阻桅，對(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形問題的研究主要包括兩個(gè)方面：加工變形的控制和已產(chǎn)生加工變形零件的校正凉倚。航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形控制已經(jīng)取得一定成果，但對(duì)某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜嫂沉、剛性差稽寒，特別是非對(duì)稱薄壁結(jié)構(gòu)件，加工變形仍然無(wú)法得到有效控制趟章，短時(shí)間內(nèi)還很難將所有整體結(jié)構(gòu)件的加工變形都控制在設(shè)計(jì)精度范圍之內(nèi)杏糙。為了獲得工件的最終制造精度，必須對(duì)變形零件進(jìn)行校正蚓土〗腊悖可以說(shuō)變形校正是保證整體結(jié)構(gòu)件最終制造精度不可缺少的重要手段和工藝環(huán)節(jié)。

　　由航空整體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式澄俘，決定了其加工變形也有其獨(dú)特特點(diǎn)棱硝，目前，航空整體結(jié)構(gòu)件的主要變形形式酸儿、校正方式及校正難點(diǎn)着届。

　　針對(duì)不同航空整體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，需要采取與之相適應(yīng)的校正理論和方法昵鳍，國(guó)外對(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件的變形校正非常重視抢必，如波音公司已經(jīng)建立了熱校正、應(yīng)力松弛校正等的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和操作標(biāo)準(zhǔn)难宋；空客公司開發(fā)了滾壓校正的專用裝置耗鲸。我國(guó)目前對(duì)變形校正的研究主要集中在航空整體結(jié)構(gòu)件機(jī)械校正理論和方法的研究，重點(diǎn)研究反變形校正的壓下位移量和極限校正載荷乙闰。對(duì)U型截面工件反變形校正壓下位移量和安全校正參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析懒潘；建立有限元模型分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)航空整體結(jié)構(gòu)件的變形校正載荷歪榕，將變形校正載荷的確定建立在定量計(jì)算的基礎(chǔ)上。進(jìn)一步建立了基于二倍斜率法確定極限校正載荷的方法幅慌。極限安全校正載荷的計(jì)算和確定非常關(guān)鍵宋欺，確定不當(dāng)將引起昂貴整體結(jié)構(gòu)件的報(bào)廢，研究了采用二倍斜率法確定校正極限載荷的方法胰伍，所謂二倍斜率法是基于工件的載荷－位移關(guān)系曲線分為彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)齿诞，求出線彈性部分直線相對(duì)于縱軸的斜率，然后作一條斜率為該斜率2倍的直線骂租，與原載荷－位移關(guān)系曲線相交祷杈，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷即為所求的校形時(shí)的極限載荷。圖4和圖5分別是山東大學(xué)試驗(yàn)和有限元仿真分析獲得鋁合金梁比例件的壓力-撓度曲線及二倍斜率法確定極限載荷的方法渗饮。實(shí)驗(yàn)數(shù)值和有限元仿真分析結(jié)果是吻合的但汞。實(shí)際生產(chǎn)中，可對(duì)有限元計(jì)算獲得的極限校正載荷增加一個(gè)安全余度互站，即對(duì)通過(guò)二倍斜率法獲得的極限校正載荷乘以一個(gè)小于1的系數(shù)私蕾，作為實(shí)際生產(chǎn)中的控制載荷。

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜特別是薄壁零件胡桃，當(dāng)無(wú)法采用反變形校正時(shí)踩叭，可采基于應(yīng)力再分布的滾壓校正方法進(jìn)行校正，山東大學(xué)在該領(lǐng)域做了較系統(tǒng)的研究工作昵裁，圖6是滾壓校正有限元分析模型锋辩。

　　6 結(jié)論與展望

　　（1）針對(duì)航空結(jié)構(gòu)件材料的物理力學(xué)特性祈痢，開發(fā)和選用相應(yīng)的刀具材料叽燃、刀具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)航空整體結(jié)構(gòu)件高效高精度加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

　∫α狻（2）鈦合金等難加工材料在加工過(guò)程中功率消耗大校惧、易產(chǎn)生振動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)難加工材料航空整體結(jié)構(gòu)件的高效高精度加工惜荐，除了進(jìn)行相應(yīng)的工藝參數(shù)優(yōu)化外拓肉，需要開發(fā)與其加工特性相適應(yīng)的加工中心。

　∮玫蕖（3）變形控制是航空整體結(jié)構(gòu)件加工中需要研究解決的重要課題，在充分利用有限元數(shù)值計(jì)算對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行仿真并進(jìn)行變形預(yù)測(cè)的研究基礎(chǔ)上尔减，結(jié)合裝夾技術(shù)赠粘、工藝規(guī)劃、冷卻方式缓艳、數(shù)控編程等多項(xiàng)技術(shù)的綜合研究成果校摩，實(shí)現(xiàn)航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形的有效控制。

　　（4）變形校正是航空整體結(jié)構(gòu)件制造中不可缺少的重要環(huán)節(jié)衙吩，反變形校正的壓下位移量的定量計(jì)算和極限校正載荷的確定直接關(guān)系到變形校正的生產(chǎn)效率和安全性互妓。要進(jìn)一步加強(qiáng)滾壓校正、應(yīng)力松弛校正等新型校正理論和方法的研究坤塞。

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