發(fā)布時(shí)間：2018-06-11 11:46

  本文選題：薄壁件 + 銑削力　； 參考：《天津大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：薄壁筋板是保證火箭燃料貯箱強(qiáng)度的重要組成部分,因其薄壁特性,加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。薄壁件加工已成為機(jī)械制造加工領(lǐng)域研究的一大難點(diǎn)。本論文以銑削大型薄壁件為研究對(duì)象,以能夠有效減振的刀具為研究目標(biāo)。一方面,研究建立能夠用于預(yù)測變螺旋角立銑刀銑削力大小的解析模型。另一方面,研究立銑刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)。論文的工作開展如下:(1)建立了基于切削機(jī)理的銑削力解析模型,將切削參數(shù)、刀具幾何結(jié)構(gòu)與切削力聯(lián)系起來,模型中考慮了齒間角和螺旋角的影響。離散各刀齒切削刃為許多微元切削刃,建立了基于能量法的三維微元斜角切削模型,模型清晰表達(dá)了微元切削的幾何角度、切削速度和微元切削力的關(guān)系。對(duì)各切削刃上的微元切削力沿銑刀軸向進(jìn)行積分,考慮進(jìn)給速度對(duì)銑削速度的影響,建立了靜態(tài)銑削力模型�？紤]再生效應(yīng)的影響,建立了動(dòng)態(tài)銑削力模型。(2)應(yīng)用已經(jīng)建立的銑削力模型相關(guān)理論,對(duì)變螺旋角立銑刀的齒距和切削厚度進(jìn)行了分析,并得到變螺旋角立銑刀銑削力變化趨勢(shì)。對(duì)銑削力進(jìn)行傅立葉變換,從頻域的角度對(duì)變螺旋角立銑刀的減振機(jī)理進(jìn)行了分析�；阢娤髁︻l域能均布,對(duì)變螺旋角立銑刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。建立以銑削力頻譜標(biāo)準(zhǔn)偏差最小為目標(biāo),以銑削過程中的切削力大小、切削熱大小和銑刀動(dòng)平衡為約束條件的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用遺傳算法對(duì)齒間角、螺旋角進(jìn)行了全域優(yōu)化。對(duì)變螺旋角立銑刀進(jìn)行了具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并應(yīng)用有限元軟件對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的立銑刀進(jìn)行了校核。(3)設(shè)計(jì)了銑削力實(shí)驗(yàn)方案,并分別應(yīng)用等齒距立銑刀和變螺旋角立銑刀進(jìn)行了銑削力實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果匹配良好,驗(yàn)證了本論文建立的銑削力模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)的變螺旋角立銑刀的制備,并對(duì)其進(jìn)行了薄壁件銑削振動(dòng)實(shí)驗(yàn),并與等齒距立銑刀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比。分別從銑削振動(dòng)位移和銑削力頻域的角度證明了優(yōu)化設(shè)計(jì)的立銑刀的減振有效性。
[Abstract]:Thin-walled stiffened plate is an important part to ensure the strength of rocket fuel tank. Because of its thin-wall characteristics, vibration is easy to occur in machining. Thin-walled parts processing has become a major difficulty in the field of mechanical manufacturing. In this paper, milling of large thin-walled parts is studied, and the research target is the tool which can effectively reduce vibration. On the one hand, an analytical model which can be used to predict the milling force of variable helical angle end milling cutter is established. On the other hand, the optimization and design of the structural parameters of the end milling cutter are studied. The main work of this paper is as follows: (1) an analytical model of milling force based on cutting mechanism is established. The cutting parameters, tool geometry and cutting force are related. The influence of the angle between teeth and helical angle is considered in the model. The cutting edge of discrete teeth is many micro-element cutting edges. A three-dimensional angular cutting model of micro-element based on energy method is established. The relationship among geometric angle, cutting speed and cutting force of micro-element cutting is clearly expressed by the model. The static milling force model is established by integrating the micro-element cutting force along the axis of the milling cutter and considering the influence of the feed speed on the milling speed. Considering the influence of regeneration effect, the dynamic milling force model is established. (2) based on the theory of milling force model, the tooth pitch and cutting thickness of variable helical angle end milling cutter are analyzed. The changing trend of milling force of variable helical angle end milling cutter is obtained. In this paper, the Fourier transform of milling force is carried out, and the damping mechanism of variable helical angle end milling cutter is analyzed from the angle of frequency domain. Based on the energy distribution of milling force in frequency domain, the structure of variable helical angle end milling cutter is optimized. A mathematical model with the minimum standard deviation of milling force spectrum as the objective, the cutting force, the cutting heat and the dynamic balance of milling cutter as the constraint condition is established. The global optimization of the angle between teeth and helical angle is carried out by using genetic algorithm. The structural design of the end milling cutter with variable helical angle is carried out, and the experimental scheme of milling force is designed by using finite element software to check the optimized end milling cutter. The experiments of milling force with equal pitch end milling cutter and variable helical angle end milling cutter are carried out respectively. The experimental results match well with the simulation results, which verify the accuracy of the milling force model established in this paper. In this paper, the optimized design of variable helical angle end milling cutter is made, and the vibration experiment of thin-wall milling cutter is carried out, and the experiment is compared with that of equal tooth spacing end milling cutter. The vibration reduction effectiveness of the optimized end milling cutter is proved from the milling vibration displacement and milling force frequency domain respectively.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V460

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本文編號(hào)：2005088