【摘要】：薄壁零件具有體積小、質(zhì)量輕、功能多等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在航空航天結(jié)構(gòu)中,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度過(guò)弱,質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,精度難以達(dá)標(biāo),加工過(guò)程極易失穩(wěn)造成資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的加工方式生產(chǎn)率低,部分零件甚至無(wú)法加工。超聲振動(dòng)銑削作為一種新興的加工方法,有切削力小、散熱快、加工精度高、刀具磨損小、易于排屑等優(yōu)點(diǎn)。本文基于自主研發(fā)設(shè)計(jì)的縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削系統(tǒng),針對(duì)弱剛度薄板件的剛度強(qiáng)化效應(yīng)和加工過(guò)程的顫振穩(wěn)定性展開研究。為了研究縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削對(duì)弱剛度薄板件加工過(guò)程穩(wěn)定性提高效應(yīng),基于銑刀運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,構(gòu)建了刀尖軌跡三維模型,確定軌跡形狀。為方便進(jìn)一步研究,構(gòu)建了超聲振動(dòng)銑削的二維橢圓刀尖軌跡,分析了超聲波換能器的激振頻率、超聲波振幅和銑削進(jìn)給速度對(duì)二維刀尖軌跡的影響規(guī)律。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削能夠提高加工過(guò)程穩(wěn)定性的原因在于其超高頻率的“切削-分離”的斷續(xù)切削方式。為了研究薄板件縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削加工的剛度強(qiáng)化效應(yīng),基于傅里葉理論,通過(guò)推導(dǎo)銑削動(dòng)力學(xué)方程,獲得了縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削薄板件的等效剛度強(qiáng)化倍數(shù)。為了研究銑削過(guò)程中薄板等效剛度的變化,通過(guò)銑削力系數(shù)辨識(shí)方法構(gòu)建了銑削力模型;通過(guò)有限元仿真方法分析了薄板變形,進(jìn)行了剛度強(qiáng)化效應(yīng)的初步計(jì)算。為了研究薄板件縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削加工過(guò)程的顫振穩(wěn)定性,構(gòu)建了雙柔性體二維銑削模型,通過(guò)改進(jìn)半離散法,繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖。仿真分析了切削分離比、徑向浸入比、薄板剛度、超聲波振幅和銑削進(jìn)給速度對(duì)顫振穩(wěn)定性的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步研究薄板件縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削加工顫振穩(wěn)定性,通過(guò)試驗(yàn)法,進(jìn)行了以主軸轉(zhuǎn)速、每齒進(jìn)給量、軸向切削深度、徑向切削深度和超聲波換能器供電電壓為變量,以加工過(guò)程無(wú)顫振穩(wěn)定切削和加工表面質(zhì)量為目標(biāo)的參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)和縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削和傳統(tǒng)銑削的對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)銑削薄板件的剛度強(qiáng)化效應(yīng)和較傳統(tǒng)銑削更好的加工過(guò)程穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG54
【圖文】：

故最早引入到鉆削、磨削和車削等單向直線振動(dòng)超聲振動(dòng)加工的領(lǐng)域[3]。圖1-1展示了幾種較為成熟的超聲振動(dòng)切削加工方式，它們的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)的加工方式中的不足，使得加工精度和質(zhì)量得到明顯提高。隨著研究的深入，近幾年超聲銑削加工研究也有所發(fā)展。a) 超聲振動(dòng)磨削 b) 超聲振動(dòng)車削 c) 超聲振動(dòng)鉆削圖1-1 常見超聲振動(dòng)切削加工方式航空航天、模具制造、車體研發(fā)等行業(yè)是制造業(yè)的主體，隨著技術(shù)水平的提高，薄板件需求日益增多[4]。此類工件結(jié)構(gòu)與形狀復(fù)雜，壁厚越來(lái)越小，整體剛性較差，加工過(guò)程面臨的工藝挑戰(zhàn)更大，加工過(guò)程中失穩(wěn)導(dǎo)致的振動(dòng)過(guò)大和表面質(zhì)量降低是亟待解決的問(wèn)題[5]。因此，對(duì)薄板件加工穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。圖1-2為幾種常見的薄板件

[5]。因此，對(duì)薄板件加工穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。圖1-2為幾種常見的薄板件，其剛度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)加工方式難度大，一定程度上影響著制造業(yè)的發(fā)展。a) 下車架結(jié)構(gòu) b) 葉輪 c) 肋板結(jié)構(gòu) d) 型腔結(jié)構(gòu)圖1-2 典型的薄板件

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 李東明;田野;;二維振動(dòng)銑削切削厚度及刀尖軌跡數(shù)值仿真[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年18期

2 唐軍;趙波;;單激勵(lì)縱扭復(fù)合超聲銑削系統(tǒng)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2015年06期

3 馬輝;趙波;謝萍;;納米復(fù)相陶瓷超聲磨削頻率與表面質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王榮奇;二維橢圓振動(dòng)輔助加工新方法及其裝置的研究[D];吉林大學(xué);2017年

2 楊昀;薄壁件銑削系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及穩(wěn)定性預(yù)測(cè)方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

3 汪通悅;薄壁零件銑削穩(wěn)定性數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 孫超;玻纖復(fù)合材料槳葉試件超聲輔助加工技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2735240