面向残余应力变形的铝合金薄壁圆盘结构优化

来源：上海理工大学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：安啸，周于轲，齐琪，赵超群，蔡欣怡，周金华

单位：中国空间技术研究院西安分院，西安 710000;西北工业大学 机电学院，西安 710072,中国空间技术研究院西安分院，西安 710000,西北工业大学 机电学院，西安 710072,西北工业大学 机电学院，西安 710072,西北工业大学 机电学院，西安 710072,西北工业大学 机电学院，西安 710072

摘要：铝合金薄壁圆盘类零件作为某卫星探测器天线核心结构，平面度要求极高，当前的铣削水平往往难以满足设计要求。针对7A04铝合金薄壁圆盘在铣削加工中因残余应力耦合作用导致的变形超差问题，提出了一种结构设计与工艺控制协同的变形抑制方法。首先，获得7A04铝合金初始残余应力与铣削残余应力梯度分布规律。其次，采用Abaqus有限元平台，建立薄壁圆盘初始/铣削残余应力耦合作用下的变形仿真模型。然后，进行7A04铝合金薄壁圆盘结构抗变形优化设计。最后，通过薄壁圆盘加工实验，验证了结构优化方案的有效性，发现薄壁圆盘平面度达到0.103 mm。由此，形成了“应力分布检测?变形仿真建模?抗变形结构设计”的协同控制方法，有效抑制了初始与铣削残余应力的耦合变形，为航天薄壁零件的精密制造提供有效的技术解决方案。

关键词：7A04铝合金;薄壁圆盘;残余应力;变形控制;有限元仿真;结构优化

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52475488）；校企合作项目（5203240399）