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面向增减材混合制造的航空轴承支架结构优化与工艺规划研究
| 论文题名： | 面向增减材混合制造的航空轴承支架结构优化与工艺规划研究 |
| 关键词： | 航空轴承支架;结构优化;增减材混合制造;有限元分析;工艺规划 |
| 摘要： | 航空轴承支架是巡航导弹、飞机等航空产品的重要部件。虽然支架类零件单体质量相对于航空设备的总质量占比不大，但是由于每种支架都会在同一航空设备上大量使用，因此其质量控制尤为重要。每一系列支架零件质量的减轻都会在带来巨大经济效益的同时，为配备该支架的航空设备带来性能上的提升。同时，加工精度和表面质量也是影响航空轴承支架性能的重要因素。但是在实际生产过程中，航空轴承支架的轻量化设计与高精度制造之间存在很多相互制约的因素。 针对以上问题，本文选用了兼具较高制造灵活性与较高加工精度的增减材混合制造技术对航空轴承支架进行加工方案设计。采用拓扑优化方法对现有的航空轴承支架进行轻量化设计，并对其进行了面向可制造性的二次设计，利用有限元法进行了加工参数的分析与规律探索，结合加工参数的有限元分析结果对设计好的航空轴承支架进行工艺规划。本论文具体研究内容如下: (1)建立航空轴承支架有限元模型，对航空轴承支架进行拓扑优化设计。针对面向增减材混合制造的可制造性与实际使用要求，对优化好的航空轴承支架进行二次设计与模型重构，利用有限元法对重构后的模型进行校核，保证最终设计好的零件能够满足使用要求。确定适用于航空轴承支架加工的增减材混合制造加工方案。 (2)对减材加工进行热力耦合铣削仿真，对仿真结果进行实验验证，获得不同切削加工参数对加工变形的影响规律，指导后续工艺规划过程中对精加工参数进行合理选择。对增材制造过程中的温度场分布变化进行模拟，确定增材制造加工参数的选择范围，分析选择不同参数对加工结果造成的影响。 (3)综合考虑航空轴承支架加工过程中的材料利用率、加工精度、加工效率和可加工性等因素，从面向增材、减材以及增减材交替过程等方面出发，对航空轴承支架进行增减材混合制造的工序安排与加工工艺规划。 |
| 作者： | 付余强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 盛忠起 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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