本文關(guān)鍵詞：薄壁框類零件高速銑削穩(wěn)定域分析及銑削工藝參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：在銑削薄壁框類零件的過程中刀具和工件之間易產(chǎn)生顫振,嚴(yán)重降低表面加工質(zhì)量與切削效率。已有的薄壁件高速銑削穩(wěn)定域及銑削工藝參數(shù)優(yōu)化的研究,忽略刀具螺旋角和工件模態(tài)時(shí)變性對穩(wěn)定域的影響,導(dǎo)致使用優(yōu)化后的銑削參數(shù)進(jìn)行加工依然發(fā)生顫振或無法實(shí)現(xiàn)材料去除率最大化的目標(biāo)。本文建立了包含螺旋角參數(shù)的薄壁框類零件高速銑削穩(wěn)定域預(yù)測模型,并在考慮工件模態(tài)參數(shù)變化的基礎(chǔ)上完成了銑削參數(shù)優(yōu)化的工作。針對忽略圓柱銑刀螺旋角導(dǎo)致穩(wěn)定域預(yù)測不準(zhǔn)確的問題,建立了考慮刀具螺旋角對刀具-工件接觸狀態(tài)影響的薄壁件高速銑削動(dòng)力學(xué)模型。為解析所建立的動(dòng)力學(xué)模型以獲得穩(wěn)定域,本文基于平均銑削力模型采用回歸分析的方法計(jì)算銑削力系數(shù),并通過模態(tài)實(shí)驗(yàn)得到工件模態(tài)參數(shù)。為研究系統(tǒng)參數(shù)的變化對穩(wěn)定域的影響的規(guī)律,采用控制變量法研究徑向銑削深度、工件固有頻率、模態(tài)質(zhì)量、阻尼比和前兩階模態(tài)等參數(shù)變化時(shí)lobe圖的變動(dòng)趨勢。結(jié)果表明:徑向銑削深度、工件固有頻率、模態(tài)質(zhì)量和阻尼比的變化均會導(dǎo)致顫振穩(wěn)定域的偏移,由一、二階模態(tài)參數(shù)計(jì)算得到的穩(wěn)定域之間有部分區(qū)域重疊。由此得出:系統(tǒng)參數(shù)的變化對穩(wěn)定域的影響不可忽略。而銑削過程中工件模態(tài)參數(shù)隨材料的去除不斷變化。為得到不同加工階段的銑削穩(wěn)定域,以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合Ansys軟件分析了以不同壁厚為標(biāo)準(zhǔn)劃分的各個(gè)加工階段下的工件的模態(tài)參數(shù),并獲得了各階段的穩(wěn)定域。最終將材料去除率作為優(yōu)化目標(biāo),以穩(wěn)定域和機(jī)床許用切削功率、切削扭矩、主軸轉(zhuǎn)速和避免共振帶轉(zhuǎn)速為約束條件進(jìn)行切削參數(shù)優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：高速銑削 薄壁件 顫振 穩(wěn)定域lobe圖 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 銑削加工穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 銑削加工動(dòng)力學(xué)模型的研究12-14
• 1.2.2 銑削加工穩(wěn)定域影響因素的研究14-15
• 1.3 銑削加工參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容16-18
• 1.4.1 課題提出16
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容16-18
• 第2章 薄壁件銑削加工過程動(dòng)力學(xué)建模18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 動(dòng)態(tài)切削力模型18-24
• 2.2.1 圓柱形銑刀螺旋刃受力分析18
• 2.2.2 瞬態(tài)切削厚度模型18-19
• 2.2.3 基于螺旋角的微元銑削力建模19-21
• 2.2.4 基于螺旋角的瞬時(shí)整體銑削力模型21-24
• 2.3 銑削加工動(dòng)力學(xué)模型24-28
• 2.3.1 再生型顫振機(jī)理分析25-26
• 2.3.2 銑削加工再生型顫振解析模型26
• 2.3.3 考慮銑刀螺旋角的薄壁件銑削動(dòng)力學(xué)模型26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 銑削力系數(shù)及工件模態(tài)參數(shù)辨識29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 銑削力系數(shù)辨識實(shí)驗(yàn)29-39
• 3.2.1 銑削力系數(shù)辨識模型29-30
• 3.2.2 平均銑削力模型30-32
• 3.2.3 銑削力系數(shù)辨識實(shí)驗(yàn)32-37
• 3.2.4 銑削力系數(shù)計(jì)算及銑削力仿真37-39
• 3.3 模態(tài)參數(shù)辨識實(shí)驗(yàn)39-43
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)工件及設(shè)備39-41
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定域影響的研究44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 銑削穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算44-49
• 4.2.1 時(shí)滯微分方程的半離散解析法44-47
• 4.2.2 穩(wěn)定域數(shù)值分析47-49
• 4.3 系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定域的影響49-52
• 4.3.1 徑向銑削深度對穩(wěn)定域的影響49-50
• 4.3.2 工件模態(tài)參數(shù)對穩(wěn)定域的影響50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 鋁合金框類薄壁件銑削工藝參數(shù)優(yōu)化53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 工件不同加工階段的穩(wěn)定域分析53-57
• 5.2.1 有限元模態(tài)分析53-56
• 5.2.2 不同加工階段的穩(wěn)定域分析56-57
• 5.3 銑削參數(shù)優(yōu)化57-60
• 5.3.1 優(yōu)化模型57-59
• 5.3.2 基于穩(wěn)定切削的銑削參數(shù)優(yōu)化59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研項(xiàng)目與主要成果68-69
• 致謝69

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本文編號：726917