本文關(guān)鍵詞：薄板件銑削過程顫振穩(wěn)定域預測及實驗研究

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展,使得具有高精度、高效制造技術(shù)的航空航天產(chǎn)品不斷推陳出新,市場競爭日趨激烈,其中航空鋁合金被廣泛應用于航空航天薄壁零件中,但由于其薄壁零件具有壁薄、剛性差、厚度時變、加工余量大等特點,加工過程易產(chǎn)生顫振,這不僅會降低零件的加工精度、影響機床及刀具使用壽命,還會嚴重制約切削效率。因此,本文以鋁合金7075-T6薄板件為例,對其銑削加工過程的顫振穩(wěn)定性展開以下研究。首先,針對球頭銑刀建立其銑削加工的瞬時未變形切削厚度模型,并考慮再生效應建立柔性工件系統(tǒng)的銑削動力學模型。然后,分析了影響薄板件銑削加工穩(wěn)定性的主要因素,針對薄板件剛性差、難加工的特點,在單自由度動力學模型的基礎上,基于全離散法對其分析求解,得到了相應的顫振穩(wěn)定域預測圖,實現(xiàn)了加工參數(shù)對穩(wěn)定性影響的預測。同時,基于單自由度銑削動力學模型,采用全離散法與控制變量法,研究了工件動態(tài)特性(模態(tài)剛度、固有頻率和阻尼比)對顫振穩(wěn)定性的影響,研究表明較大的剛度、阻尼比和固有頻率有利于切削過程的穩(wěn)定,但在影響程度上存在差異。其次,研究了銑削力系數(shù)與銑刀磨損量的關(guān)系,針對不同階段銑刀磨損量,建立了相應的兩自由度動力學模型,基于全離散法進行穩(wěn)定性預測,分析了不同刀具磨損量對顫振穩(wěn)定性的影響。同時,考慮加工過程壁厚的變化,研究了刀具磨損量對不同壁厚工件銑削過程穩(wěn)定性的影響。最后,基于實驗法對7075-T6薄板件進行銑削加工顫振穩(wěn)定性研究,從而確立了銑削顫振非線性穩(wěn)定性判據(jù),并與全離散法對比分析驗證了此判據(jù)的可靠性。本文的研究可以指導鋁合金工件球頭銑削加工參數(shù)的優(yōu)選,并對銑削顫振穩(wěn)定性研究具有一定意義。
【關(guān)鍵詞】：薄板件 銑削穩(wěn)定性 銑刀磨損 穩(wěn)定性判據(jù)
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 銑削過程動力學建模研究現(xiàn)狀11
• 1.3 穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 銑削加工過程穩(wěn)定性的研究12-13
• 1.3.2 銑刀磨損量對銑削過程穩(wěn)定性影響的研究13
• 1.4 切削穩(wěn)定性判據(jù)的研究13-14
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 銑削動力學模型16-26
• 2.1 基于次擺線路徑的切削厚度模型16-21
• 2.2 瞬時切削厚度21-22
• 2.3 柔性工件銑削系統(tǒng)動力學模型22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 薄板件銑削過程顫振穩(wěn)定性分析26-47
• 3.1 薄板件模態(tài)及銑削加工穩(wěn)定性影響因素分析26-31
• 3.1.1 薄板件模態(tài)分析26-28
• 3.1.2 薄板件模態(tài)實驗28-30
• 3.1.3 銑削穩(wěn)定性影響因素分析30-31
• 3.2 球頭銑刀銑削力系數(shù)辨識31-33
• 3.3 全離散法及薄板件穩(wěn)定性分析33-40
• 3.3.1 全離散法33-36
• 3.3.2 薄板件穩(wěn)定性分析36-39
• 3.3.3 兩端固定薄板件顫振穩(wěn)定性分析39-40
• 3.4 工件動態(tài)特性對穩(wěn)定性的影響40-43
• 3.4.1 剛度對穩(wěn)定性的影響40-41
• 3.4.2 固有頻率對銑削穩(wěn)定性的影響41-42
• 3.4.3 阻尼比對銑削穩(wěn)定性的影響42-43
• 3.5 薄板件銑削過程穩(wěn)定性實驗43-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 銑刀磨損量對顫振穩(wěn)定域的影響47-58
• 4.1 銑削動力學模型47-48
• 4.2 實驗參數(shù)獲取與穩(wěn)定域預測48-54
• 4.2.1 實驗參數(shù)獲取48-50
• 4.2.2 穩(wěn)定域預測50-54
• 4.3 實驗驗證及分析54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 銑削顫振非線性穩(wěn)定性判據(jù)實驗研究58-67
• 5.1 顫振過程的分析方法58-59
• 5.1.1 最大李雅普諾夫指數(shù)58-59
• 5.1.2 Poincare映射和相平面圖59
• 5.2 兩端固定薄板件銑削加工實驗59-63
• 5.3 非線性穩(wěn)定域預測63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文73-74
• 致謝74

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本文編號：1113165