本文關鍵詞：弱剛度環(huán)類零件裝夾變形研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：弱剛度零件由于結構特征、形狀要素和材料屬性等原因導致加工時易變形。本文以傳動系統(tǒng)中的大直徑薄壁齒圈為研究對象,通過理論分析、數值計算、仿真模擬和科學實驗相結合的方法,研究了裝夾變形對弱剛度環(huán)類零件加工精度的影響。通過對夾緊力和裝夾方式的優(yōu)化設計來控制弱剛度環(huán)類零件的加工變形。主要工作包括以下幾個方面:首先,基于工件定位和裝夾的基礎理論,推導了環(huán)類零件的定位矩陣和判斷定位正確性的依據,分析了滿足工件裝夾穩(wěn)定性的力學條件,提出了環(huán)類零件裝夾設計的基本要求和裝夾變形的計算方法。其次,在切削力經驗公式的基礎之上,用正交試驗法建立了針對齒圈材料的切削力計算模型,通過對三爪卡盤受力情況分析和加工時的動態(tài)平衡分析,得出了車削齒圈毛坯件時夾緊力與切削參數之間的計算關系,應用該計算關系可以得到每道車削工序所需最小夾緊力的值。再次,運用材料力學中的單位載荷法分別計算了相同夾緊力下三爪卡盤與扇形卡盤裝夾環(huán)類零件產生的變形量,推導了扇形卡盤裝夾變形系數與夾具結構參數之間的函數關系,通過函數分析得到了使裝夾變形量最小的扇形圓心角。最后,通過靜態(tài)壓縮實驗和霍普金森壓桿實驗建立了關于齒圈材料20Gr2Ni4A的Johnson-Cook本構模型,基于該模型通過有限元軟件ABAQUS對齒圈的裝夾進行仿真模擬,對比了兩種裝夾方式產生變形的整體效果。由仿真結果可以得出,扇形卡盤能夠有效減小環(huán)類零件的裝夾變形。通過齒圈毛坯件粗車外圓的加工實驗來驗證仿真結果。
【關鍵詞】：環(huán)類零件 夾緊力 單位載荷法 扇形卡盤 裝夾變形
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH161.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 弱剛度件加工變形的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 裝夾優(yōu)化的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 接觸模型的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究對象14-15
• 1.4 本文主要研究內容15-17
• 第二章 環(huán)類零件定位與裝夾分析17-29
• 2.1 工件的定位正確性分析17-24
• 2.1.1 定位基本原理與約束分析17-19
• 2.1.2 環(huán)類零件的定位矩陣19-20
• 2.1.3 定位正確性的判據20-23
• 2.1.4 環(huán)類零件在三爪卡盤中的定位23-24
• 2.2 環(huán)類零件的裝夾分析24-27
• 2.2.1 裝夾設計的基本要求24
• 2.2.2 夾緊力三要素的確定24-26
• 2.2.3 環(huán)類零件裝夾穩(wěn)定的力學條件26-27
• 2.3 裝夾變形的求解方法27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 環(huán)類零件夾緊力的計算29-42
• 3.1 切削力模型的建立29-34
• 3.1.1 刀具的受力分析29-30
• 3.1.2 切削力正交試驗30-32
• 3.1.3 實驗結果分析32-34
• 3.2 卡盤夾緊力的計算34-38
• 3.2.1 三爪卡盤的受力分析34-37
• 3.2.2 夾緊力與切削參數的關系37-38
• 3.3 齒圈夾緊力計算的應用38-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 環(huán)類零件的裝夾設計42-52
• 4.1 環(huán)類零件裝夾變形的分析42-43
• 4.2 裝夾變形的解析計算43-50
• 4.2.1 三爪卡盤夾持工件變形量的計算43-46
• 4.2.2 扇形卡盤夾持工件變形量的計算46-50
• 4.2.3 集中載荷與均布載荷的數值關系50
• 4.3 扇形卡盤結構參數的優(yōu)化設計50-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第五章 齒圈裝夾變形的仿真與實驗52-65
• 5.1 有限元法的分析步驟52-53
• 5.2 齒圈材料的本構模型53-56
• 5.2.1 Johnson-Cook本構模型53
• 5.2.2 本構方程的建立53-56
• 5.3 齒圈裝夾變形的數值模擬56-62
• 5.3.1 幾何模型的建立56-58
• 5.3.2 仿真模型的建立58-60
• 5.3.3 仿真結果分析60-62
• 5.4 齒圈毛坯件加工實驗62-64
• 5.4.1 實驗目的62
• 5.4.2 實驗條件與測量原理62-63
• 5.4.3 實驗結果63-64
• 5.5 本章小結64-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單70-71
• 致謝71

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本文編號：320468