考虑多场耦合作用的航空薄辐板齿轮热处理后辐板车削变形研究

唐成; 唐忠威; 陶琪; 唐进元

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.016

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑多场耦合作用的航空薄辐板齿轮热处理后辐板车削变形研究

试验分析 | 更新时间：2024-06-19

- 考虑多场耦合作用的航空薄辐板齿轮热处理后辐板车削变形研究
- Research on Turning Deformation After Heat Treatment to Aviation Gears with Thin Webs Considering Multi-physics Coupling Effects
- 机械传动 2024年48卷第6期页码：100-108
- 作者机构：
  
  1.中国航发中传机械有限公司，湖南长沙 410200
  2.中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083
  3.中南大学极端服役性能精准制造全国重点实验室，湖南长沙 410083
- 作者简介：
  
  唐成（1986— ），男，湖南沅陵人，硕士，工程师；主要研究方向为机械工程；45104100@qq.com。
- 基金信息：
  
  中国航空发动机集团产学研合作项目(HFZL2022CXY018)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.016
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2024-06-15，
  
  收稿日期：2023-04-19，
  
  修回日期：2023-05-09，
扫描看全文
唐成,唐忠威,陶琪等.考虑多场耦合作用的航空薄辐板齿轮热处理后辐板车削变形研究[J].机械传动,2024,48(06):100-108.

Tang Cheng,Tang Zhongwei,Tao Qi,et al.Research on Turning Deformation After Heat Treatment to Aviation Gears with Thin Webs Considering Multi-physics Coupling Effects[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(06):100-108.
唐成,唐忠威,陶琪等.考虑多场耦合作用的航空薄辐板齿轮热处理后辐板车削变形研究[J].机械传动,2024,48(06):100-108. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.016.

Tang Cheng,Tang Zhongwei,Tao Qi,et al.Research on Turning Deformation After Heat Treatment to Aviation Gears with Thin Webs Considering Multi-physics Coupling Effects[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(06):100-108. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.016.

摘要

薄辐板齿轮拥有质量轻、结构与受力相匹配等诸多优点，常应用于航空航天等重要场合。然而，薄辐板齿轮本身的刚度较小，工艺过程复杂且涉及应力场、温度场等多个物理场的耦合作用，难以对其进行精确变形及加工精度的控制与预测。以薄辐板齿轮件为研究对象，针对齿轮辐板的热处理及车削加工工艺过程，建立了零件的工艺参数与其应力场间的映射模型，并通过试验验证了该模型的正确性；基于该模型，分析了不同的工艺参数、工艺路线以及零件的装夹方式等对航空薄辐板齿轮辐板的热处理后车削加工变形的影响，明确并优化了导致零件产生变形的主要因素。

Abstract

Gears with a thin web are often used in aerospace occasions because it has many advantages

such as low-weight and structure-load matching. However

due to the small rigidity and the complex process with the multiple physics

such as stress field and temperature field

it is difficult to accurately control and predict the deformation and machining accuracy. In this study

taking the heat treatment and turning process of the gear with thin web as the research object

the mapping model between the process parameters and its stress field is established

and the correctness of the model is verified by experiments. Based on this model

the effects of different process parameters

routing and clamping methods on the deformation in the heat treatment and turning process of the aviation gear with thin webs are analyzed

and the main factors leading to the deformation of parts are defined and optimized.

关键词

多物理场耦合航空齿轮薄辐板车削仿真变形控制

Keywords

Multi-physics field couplingAviation gearThin webTurning simulationDeformation control

references

杨勇.钛合金航空整体结构件铣削加工变形的预测理论及方法研究［D］.杭州：浙江大学，2007：7-9.

YANG Yong.Study on prediction of distortion due to milling process for aerospace monolithic component of titanium alloy［D］.Hangzhou：Zhejiang University，2007：7-9.

USUI E，SHIRAKASHI T.Mechanics of machining-from descriptive to predictive theory［J］.On the Art of Cutting Metals-75 years later，1982，7（1）：13-55.

IWATA K，OSAKADA K，TERASAKA Y.Process modeling of orthogonal cutting by the rigid-plastic finite element method［J］.Journal of Engineering Materials and Technology，1984，106（2）：132-138.

STRENKOWSKI J S，CARROLL J T Ⅲ.A finite element model of orthogonal metal cutting［J］.Journal of Engineering for Industry，1985，107（4）：349-354.

USUI E，MAEKAWA K，SHIRAKASHI T.Simulation analysis of the built-up edge formation in machining of low carbon steel［J］.Journal of the Japan Society of Procession Engineering，1981，15（4）：237-242.

王荣奇，谢雪范，周晓勤，等.薄壁结构件铣削加工变形的有限元分析［J］.组合机床与自动化加工技术，2019（2）：5-7.

WANG Rongqi，XIE Xuefan，ZHOU Xiaoqin，et al.Finite element analysis on the milling deformations of thin-walled parts［J］.Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique，2019（2）：5-7.

贺旭东，明伟伟，郭国强，等.走刀路径对多型腔薄壁件加工变形的影响［J］.机械设计与制造，2019（3）：106-109.

HE Xudong，MING Weiwei，GUO Guoqiang，et al.Influence of tool path on thin-wall parts' deformation［J］.Machinery Design ＆ Manufacture，2019（3）：106-109.

张烘州，戎斌，陈洁，等.航空铝合金整体结构件数控加工变形控制现状分析［J］.航空制造技术，2012（12）：58-61.

ZHANG Hongzhou，RONG Bin，CHEN Jie，et al.Deformation control analysis of NC machining for aircraft aluminun alloy integrated structure part［J］.Aeronautical Manufacturing Technology，2012（12）：58-61.

郭锐，孙馥，陈永恒.不锈钢薄壁零件的车削加工工艺研究［J］.装备制造技术，2023（2）：283-286.

GUO Rui，SUN Fu，CHEN Yongheng.Research on the turning process of stainless-steel thin wall parts［J］.Equipment Manufacturing Technology，2023（2）：283-286.

张博林，姜忠平，李毅，等.高强度合金钢深孔薄壁件加工工艺方法［J］.工具技术，2022，56（5）：90-93.

ZHANG Bolin，JIANG Zhongping，LI Yi，et al.Technology method of thin wall and deep hole parts of high-strength alloy steel［J］.Tool Engineering，2022，56（5）：90-93.

王长清，张毅飞，郑勇，等.钛合金薄壁件切削力与残余应力研究［J］.重庆理工大学学报（自然科学），2022，36（3）：95-104.

WANG Changqing，ZHANG Yifei，ZHENG Yong，et al.Study on cutting force and residual stress of titanium alloy thin wall part［J］.Journal of Chongqing University of Technology （Natural Science），2022，36（3）：95-104.

RATCHEV S，NIKOV S，MOUALEK I.Material removal simulation of peripheral milling of thin wall low-rigidity structures using FEA［J］.Advances in Engineering Software，2004，35（8/9）：481-491.

黄晓明，姜春霖，牛川，等.基于ABAQUS二次开发的航空结构件加工变形预测系统［J］.滨州学院学报，2016，32（4）：5-9.

HUANG Xiaoming，JIANG Chunlin，NIU Chuan，et al.Aerospace monolithic component machining deformation prediction system based on ABAQUS secondary development［J］.Journal of Binzhou University，2016，32（4）：5-9.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

航空薄辐板齿轮固有特性及稳态响应分析