[发明专利]一种铝合金薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数控制方法

说明书

本发明公开了一种铝合金薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数控制方法，建立表面完整性对疲劳寿命的影响模型以及制造因子对表面完整性的影响模型，建立抗疲劳初选制造因子模型，根据表面完整性与疲劳寿命的关系以及制造因子与表面完整性的关系，获得铝合金薄壁构件抗疲劳铣削制造因子集合；在初选制造因子集合内进行正交试验和疲劳寿命寿命试验；以疲劳寿命为判据，通过分析制造因子对表面完整性特征的影响关系以及表面完整性特征对疲劳寿命的影响关系，获得使疲劳寿命提高的切削工艺变化方向及制造因子范围，实现对薄壁结构的工艺参数的有效控制，提高构件的抗疲劳性能。

【技术领域】

本发明属于抗疲劳铣削工艺参数优化控制技术领域，具体涉及一种铝合金薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数控制方法。

【背景技术】

几十年的服役实践证明，机械零构件失效中疲劳失效占到50～90％，而航空构件中疲劳失效占到80％以上。特别是飞机、发动机等关键构件，疲劳是机械零构件安全服役威胁最大的失效模式。长期以来，人们一直把机械零构件表面几何特征如表面粗糙度、表面微裂纹作为衡量表面加工质量的主要依据。认为表面微观不平度越小，疲劳强度越高。后来又引进了三个参数：表面残余应力、表面冷作硬化程度和深度。目前，研究者们在评价表面完整性特征参数对疲劳性能的影响方面，尚无统一认识，一些研究者认为，影响疲劳性能的主要因素是残余应力，而另一些则认为，疲劳性能的变化是因冷作硬化或表面粗糙度所致。因此，研究薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数域，对提高构件疲劳性能具有重要意义。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种铝合金薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数控制方法，通过控制制造因子取值范围，从而控制加工表面完整性，提高构件疲劳性能。

本发明采用以下技术方案：一种铝合金薄壁结构抗疲劳铣削工艺参数控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1、确定初选制造因子集合C1：{[v_c1min，v_c1max]；[f_z1min，f_z1max]；[a_p1min，a_p1max]；[a_e1min，a_e1max]}，其中，[v_c1min，v_c1max]为铣削速度的初选值集合，[f_z1min，f_z1max]为每齿进给量的初选值集合，[a_p1min，a_p1max]为铣削深度的初选值集合，[a_e1min，a_e1max]为铣削宽度的初选值集合；

步骤2、在制造因子集合C1中进行三因素三水平的正交试验，加工多个试验试件，对每个试验试件进行表面完整性测试，分别得出多个试验试件的平均表面粗糙度R_a、平均表面残余应力σ_r和平均表面显微硬度HV；运用多元线性回归分析法，建立制造因子和表面完整性特征的影响模型：

其中，v_c,f_z,a_e,a_p分别为铣削速度、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度，α_i,β_i,γ_i,η_i分别为v_c,f_z,a_e,a_p的指数，i＝1～3，A、B、C均为常数；

步骤3、对每个试验试件进行疲劳寿命试验，运用多元线性回归法，建立表面完整性对疲劳寿命的影响模型：

N_f＝10^DR_a^κσ_r^λHV^μ，