航空領(lǐng)域?qū)︹伜辖鸨”诹慵男枨笕找嬖黾?因?yàn)槠淇梢詽M足航空零件的高強(qiáng)度、高剛度和高抗疲勞性的要求。由于薄壁部件加工過程中金屬去除量大,因此加工過程中的銑削力的變化和工件變形會導(dǎo)致加工尺寸精度下降。若單純依靠試驗(yàn)方法研究加工誤差,不僅實(shí)驗(yàn)過程繁重,而且會提高實(shí)驗(yàn)成本及實(shí)驗(yàn)周期�；谝陨蠁栴}本文針對鈦合金薄壁工件銑削過程中產(chǎn)生的加工誤差進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,在薄壁件側(cè)銑加工過程中材料去除量大,刀具剛度大于工件剛度,易產(chǎn)生加工變形,通過引入加工變形量,計(jì)算變形后的切削厚度,進(jìn)而改進(jìn)了薄壁件側(cè)銑加工切削力模型。根據(jù)薄壁件銑削過程中切削力與撓度變形的耦合關(guān)系,建立薄壁件銑削力預(yù)測模型。模型中考慮銑削力產(chǎn)生的工件系統(tǒng)撓度變形,以及變形系統(tǒng)反饋給銑削力之間的關(guān)系。其次,根據(jù)薄壁件變形機(jī)理,建立銑削過程中薄壁件撓度變形模型;通過不同的切削基本參數(shù),建立刀具與工件切削接觸區(qū)域的精確幾何模型及邊界判斷條件;依據(jù)切削接觸區(qū)域幾何模型,建立單刃切削與雙刃切削的判別關(guān)系;通過引入工件變形量對瞬時(shí)切削厚度進(jìn)行重新計(jì)算。并進(jìn)行切削試驗(yàn),與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證仿真結(jié)果的精度。然后,依據(jù)工件表面... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型弱剛性零件

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-并計(jì)算了剪切切變形區(qū)剪切面積以及前刀面的有效摩擦面積，采用最小能量法得到刀軸方向上的三維切削力。李水進(jìn)[8]等人考慮了刀具切削刃在切削過程中的力學(xué)性能，以刀具幾何模型以及切削能量恒定的基礎(chǔ)上，克服了目前依賴于正交試驗(yàn)獲得銑削力模型缺陷，并建立了一種基于能量法的銑削力模型。有限元法簡稱FEM，主要通過將刀具與工件進(jìn)行離散化分析，對離散后的各個(gè)單元特征進(jìn)行求解，之后將各單元組合成一個(gè)完整的矩陣體。Budak[9]等人采用變剛度的工件有限元模型，建立了銑削過程中銑削力和表面定位誤差模型，同時(shí)建立了工件的動態(tài)模型。在切削形變的有限元計(jì)算中，模型的精度、邊界條件和載荷條件對計(jì)算精度有很大影響。McDill[10]等人基于有限元軟件和用戶二次開發(fā)，建立了金屬切削的熱力耦合模型。王琛[11]等人采用Deform軟件研究了不同銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)對銑削力和毛刺高度的影響規(guī)律，應(yīng)用多目標(biāo)曲面響應(yīng)分析方法對側(cè)刃后角、底刃后角和底刃傾角三個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，不同底刃傾角時(shí)的毛刺形貌，如圖1-2所示。圖1-2銑削過程仿真Fig.1-2Millingsimulation機(jī)械模型法基于切削過程中動態(tài)特性，通過少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用最小二乘法擬合獲得切削力系數(shù)與計(jì)算切削厚度而建立的切削削力模型。Yang[12]等人把螺旋立銑刀的切削刃等效離散成一系列微小切削單元，并采用直角切削的原理及試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析斜角切削過程中的銑削力。Altintas[13]等人利用積分理論建立了平頭立銑刀銑削中切削力系數(shù)的標(biāo)定模型。而雙系數(shù)然切削力模型則是分別利用兩個(gè)切削力系數(shù)對剪切效應(yīng)與犁切效應(yīng)進(jìn)行分別描述。楊琳[14]以次擺線三維切屑幾何模型為基礎(chǔ)，分析在自由曲面上的切削刃與工件的接觸關(guān)系，建立了

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-6-圖1-5薄壁件側(cè)銑加工仿真Fig.1-5Simulationofthin-walledpartmilling武凱[32]、董輝躍[33]等人分別采用有限元仿真的方法研究了薄壁腹板高速鑰削的變形規(guī)律Ｗ及控制方法。AnhaiLi[34]等人提出了硬質(zhì)合金立銑刀銑削過程的三維有限元設(shè)計(jì)和優(yōu)化。對銑削Ti-6Al-4V合金進(jìn)行了三維有限元仿真優(yōu)化，并基于目標(biāo)低切削力和切削溫度原則對幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，最后得到了切削鈦合金時(shí)使用20mm直徑的整體硬質(zhì)合金立銑刀的幾何參數(shù)和切削刃刃形。在通過機(jī)械模型預(yù)測表面加工誤差的研究中。張智海[35]等和Zheng[36]等基于切削力/扭矩預(yù)測了端銑削過程中的表面幾何誤差，可以得出結(jié)論，切削力將刀具推離工件，形成正值。當(dāng)切削力將刀具拉向工件時(shí)，較小的切削深度會產(chǎn)生誤差，在較大的切削深度會出現(xiàn)過大的切削現(xiàn)象，從而導(dǎo)致負(fù)誤差。根據(jù)單刃立銑刀的形狀特征，分析了銑削力的類型，并通過與軸向/徑向工具-工件的接觸關(guān)系以及銑削力的測量來預(yù)測表面形狀和誤差[37][39]。宋戈[40]基于離散刀具模型和矢量疊加建立了整個(gè)刀具的三維切削力模型，并使用規(guī)則反饋構(gòu)建了刀具偏斜誤差和剛性工件表面銑削的切削力預(yù)測模型。Yue等人[41]基于工件變形后的切屑厚度和單刃刀具與工件的接觸關(guān)系，預(yù)測了銑削力模型，對銑削力進(jìn)行了預(yù)測，并通過獲得的變形矩陣和力偏轉(zhuǎn)建立了誤差預(yù)測模型。Mann[42]等使用傅立葉級數(shù)展開預(yù)測切削力，使用諧波平衡法預(yù)測表面位置誤差，并使用更新的時(shí)間有限元分析同時(shí)預(yù)測表面位置誤差和顫振。Dépincé[43]等人根據(jù)刀具與工件的接觸點(diǎn)以及切削刃的運(yùn)動規(guī)律，用近似多項(xiàng)式計(jì)算銑削

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3444262