本文關(guān)鍵詞：低剛度零件切削輔助支撐關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 低剛度細(xì)長(zhǎng)軸 切削力 水射流 輔助支撐 尺寸誤差

【摘要】：進(jìn)入新世紀(jì),低剛度零件廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工及人們的生活生產(chǎn)中,如低剛度細(xì)長(zhǎng)軸類零件。由于低剛度零件在切削過程中容易受切削力、切削熱、切削應(yīng)力等共同作用而產(chǎn)生尺寸誤差,故其屬于難加工零件。目前主要依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者來(lái)提高低剛度細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量,但由于缺乏有效的理論指導(dǎo),低剛度零件的加工效率不高,并且質(zhì)量很難保證。因此,本文對(duì)低剛度細(xì)長(zhǎng)軸切削加工進(jìn)行了相關(guān)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:研究切削力產(chǎn)生的機(jī)理和影響切削力的主要因素,然后利用有限元軟件DEFORM對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸切削過程中的應(yīng)力、應(yīng)變、切削力、切削熱及切屑的形成過程進(jìn)行仿真分析。其中,切削力的仿真結(jié)果表明:主切削力cF最大,進(jìn)給力fF次之,背向力pF最小;并且在切削加工過程中,切削力迅速增大到某一值,然后隨著加工的進(jìn)行,切削力在該值附近上下波動(dòng)。本文利用水射流的沖擊特性,以不破壞細(xì)長(zhǎng)軸的材料為前提,將水射流技術(shù)應(yīng)用在細(xì)長(zhǎng)軸的輔助支撐切削加工,使水射流的沖擊力和細(xì)長(zhǎng)軸切削加工中的切削力相抵消,由此提高其剛度,減小尺寸誤差。研究分析了水射流的一些基本理論和沖擊特性,主要為噴嘴出口處的液體流速、功率、流量及對(duì)工件產(chǎn)生的沖擊壓力,得到了這些參數(shù)的理論計(jì)算公式,并利用流體軟件FLUENT仿真噴嘴外流場(chǎng)沖擊特性,分析不同的射流壓力和噴嘴直徑對(duì)射流產(chǎn)生沖擊壓力及區(qū)域的影響。本文建立了細(xì)長(zhǎng)軸在射流輔助支撐作用下加工的力學(xué)模型,深入分析并建立有無(wú)射流輔助支撐作用下細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差的數(shù)學(xué)模型。基于該模型可知,水射流輔助支撐細(xì)長(zhǎng)軸切削加工可以很好的降低尺寸誤差;在該力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研究了細(xì)長(zhǎng)軸加工中的幾種振動(dòng),并建立細(xì)長(zhǎng)軸的自由振動(dòng)方程和在切削力、射流沖擊力共同作用下的受迫振動(dòng)方程,根據(jù)建立的方程知,射流輔助支撐可很好的降低細(xì)長(zhǎng)軸在加工中因切削力而產(chǎn)生的受迫振動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了射流輔助支撐細(xì)長(zhǎng)軸加工模型的正確性,得到有無(wú)水射流輔助支撐細(xì)長(zhǎng)軸的尺寸誤差,并進(jìn)一步分析切削參數(shù)和射流參數(shù)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差的影響。由于低剛度細(xì)長(zhǎng)軸切削加工中選用的加工參數(shù)小于普通軸的加工參數(shù),因此常需要對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)行多次走刀才能完成加工,故其切削加工效率低下。本文采用改進(jìn)的人工蜂群算法對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸切削加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,建立細(xì)長(zhǎng)軸切削加工參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)設(shè)計(jì)者對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的精度條件進(jìn)行約束,使細(xì)長(zhǎng)軸在保證加工質(zhì)量的同時(shí),還能使其加工效率得到很大程度提升。
【關(guān)鍵詞】：低剛度細(xì)長(zhǎng)軸 切削力 水射流 輔助支撐 尺寸誤差
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 課題的背景及意義9-11
• 1.3 低剛度零件切削的國(guó)內(nèi)外研究11-16
• 1.3.1 薄壁件切削的國(guó)內(nèi)外研究11-13
• 1.3.2 低剛度細(xì)長(zhǎng)軸切削國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 數(shù)值模擬在工件加工中的應(yīng)用和發(fā)展15-16
• 1.4 水射流的國(guó)內(nèi)外研究16-19
• 1.4.1 水射流的特點(diǎn)16-17
• 1.4.2 水射流技術(shù)研究17-18
• 1.4.3 流體數(shù)值模擬技術(shù)研究18-19
• 1.5 課題研究的內(nèi)容19-21
• 第二章 細(xì)長(zhǎng)軸加工有限元仿真及實(shí)驗(yàn)研究21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 金屬切削加工基本概念21-23
• 2.2.1 切削力的主要來(lái)源22
• 2.2.2 切削力的影響因素22-23
• 2.3 切削仿真關(guān)鍵技術(shù)23-26
• 2.3.1 Johnson-Cook材料本構(gòu)模型24
• 2.3.2 切屑分離準(zhǔn)則24-25
• 2.3.3 熱力耦合25-26
• 2.3.4 刀具和切屑之間的接觸及摩擦26
• 2.4 切削加工有限元模擬26-31
• 2.4.1 DEFORM軟件的簡(jiǎn)介及特點(diǎn)26-27
• 2.4.2 DEFORM軟件的仿真流程27-28
• 2.4.3 切削加工前處理設(shè)置28-29
• 2.4.4 仿真結(jié)果分析29-31
• 2.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證31-33
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)條件32
• 2.5.2 切削力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 水射流噴嘴外流場(chǎng)沖擊特性研究34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 水射流基本概念及組成34-35
• 3.3 水射流沖擊特性分析35-40
• 3.3.1 射流工作原理35
• 3.3.2 射流結(jié)構(gòu)35-36
• 3.3.3 水射流基本參數(shù)36-38
• 3.3.4 噴嘴外流場(chǎng)模型38-40
• 3.4 噴嘴外流場(chǎng)沖擊仿真40-49
• 3.4.1 FLUENT仿真的基本守恒理論40-44
• 3.4.2 水射流沖擊力仿真分析44-49
• 3.5 水射流沖擊力實(shí)驗(yàn)49-52
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和平臺(tái)的搭建49-51
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)步驟51-52
• 3.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 細(xì)長(zhǎng)軸車削精度建模與分析53-73
• 4.1 引言53
• 4.2 細(xì)長(zhǎng)軸的結(jié)構(gòu)及尺寸特性53
• 4.3 細(xì)長(zhǎng)軸變形因素分析53-54
• 4.4 水射流支撐細(xì)長(zhǎng)軸加工方案確定54-57
• 4.4.1 細(xì)長(zhǎng)軸變形的主要因素54-56
• 4.4.2 水射流支撐細(xì)長(zhǎng)軸的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56-57
• 4.5 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工彎曲變形力學(xué)模型分析57-62
• 4.5.1 車刀變形量60
• 4.5.2 細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差求解算法60-62
• 4.6 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工振動(dòng)分析62-69
• 4.6.1 建立細(xì)長(zhǎng)軸自由振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型62-63
• 4.6.2 振動(dòng)固有頻率和振幅63-67
• 4.6.3 射流輔助支撐時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸振動(dòng)響應(yīng)方程67-69
• 4.7 影響細(xì)長(zhǎng)軸切削加工振動(dòng)的因素69-71
• 4.7.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和剪切變形對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸振動(dòng)的影響69-71
• 4.7.2 進(jìn)給力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸振動(dòng)的影響71
• 4.8 本章小結(jié)71-73
• 第五章 射流支撐細(xì)長(zhǎng)軸加工實(shí)驗(yàn)研究73-88
• 5.1 引言73
• 5.2 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及參數(shù)73-74
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備73
• 5.2.2 切削加工用量73-74
• 5.3 實(shí)驗(yàn)步驟74-75
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析75-78
• 5.4.1 尺寸誤差對(duì)比分析75-76
• 5.4.2 表面粗糙度對(duì)比分析76-78
• 5.5 影響細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差的影響因素78-79
• 5.5.1 切削參數(shù)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差的影響78-79
• 5.5.2 射流參數(shù)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸尺寸誤差的影響79
• 5.6 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工參數(shù)優(yōu)化79-86
• 5.6.1 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工參數(shù)優(yōu)化模型79-82
• 5.6.2 細(xì)長(zhǎng)軸切削加工參數(shù)優(yōu)化模型求解82-85
• 5.6.3 優(yōu)化實(shí)例85-86
• 5.6.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證86
• 5.7 本章小結(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論與展望88-91
• 6.1 課題工作總結(jié)88-89
• 6.2 課題后續(xù)展望89-91
• 致謝91-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 附錄： 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1122870