【摘要】：質(zhì)量輕、韌性好的薄壁工件在加工時易變形,特別是當(dāng)采用點支撐裝夾方式進行端面銑削時,工件的初始變形、銑削變形和回彈變形均影響工件最終變形。本文以鋁合金6061薄板件為例,采用銑削實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,綜合分析夾緊力對工件加工變形的影響機理和規(guī)律,研究利用預(yù)變形補償工件變形的方法,從而為點支撐低剛度工件的端面銑削變形控制提供理論依據(jù)。研究了點支撐端面銑削薄板件表面殘余應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明,點支撐薄板件的銑削表面殘余應(yīng)力近似處于二維平面應(yīng)力狀態(tài),已加工表面不同位置處的殘余應(yīng)力值不同。平行于和垂直于進給方向的表面殘余應(yīng)力均值隨夾緊點位置向工件中部移動而增大。相對于夾緊點位置的影響,夾緊力大小對工件銑削后的表面殘余應(yīng)力均值影響不顯著。研究了夾緊點位置和夾緊力大小變化時,銑削次表面殘余應(yīng)力沿工件厚度方向的分布情況。結(jié)果表明,不同夾緊點位置時,次表面殘余應(yīng)力沿工件厚度方向的分布規(guī)律基本相同；當(dāng)夾緊點位置沿平行于進給方向或垂直于進給方向往工件中部變動時,已加工表面中心點處最大壓應(yīng)力的深度隨之增大；相對于夾緊點位置的影響,夾緊力大小對次表面沿工件厚度方向的最大殘余壓應(yīng)力深度的影響不顯著。研究了夾緊點位置變化對工件表面殘余應(yīng)力和已加工表面中心點處最大壓應(yīng)力深度的影響機理,其主要影響機理是隨著夾緊點位置由工件外側(cè)向中部移動,在銑削過程中因工件撓曲而產(chǎn)生的工件上表面壓應(yīng)力減小,因而加工后的工件表面壓應(yīng)力均值隨之增大；當(dāng)夾緊點位置向工件中部移動時,銑削工件中部時的銑削力隨之增大,因而增大了工件加工表面中心點處最大殘余壓應(yīng)力的深度。建立了采用彈性工件-夾具接觸模型的點支撐薄板件端面銑削二維仿真模型,研究了夾緊點位置和夾緊力大小變化對點支撐薄板件切削加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力分布的影響規(guī)律。結(jié)果表明,點支撐薄板件切削完成卸載后,工件內(nèi)部存在不均勻的應(yīng)力分布;夾緊力變化對點支撐薄板件加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力分布影響顯著,當(dāng)夾緊點位置處于工件兩端時,加工完成卸載后工件內(nèi)部中心線處應(yīng)力的分布呈現(xiàn)兩端大、中間小的規(guī)律；隨著夾緊點位置沿工件進給方向往工件中部移動,加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力最大值向工件中部移動,隨著夾緊點位置進一步向工件中部移動,工件的出刀端應(yīng)力隨之增大；當(dāng)夾緊點位置不變,夾緊力增大時,加工完成卸載后工件內(nèi)部中心線處應(yīng)力均值先增大后減小,但是變化幅度相對于工件內(nèi)部中心線處應(yīng)力均值較小。研究了夾緊點位置和夾緊力大小對點支撐薄板件內(nèi)部應(yīng)力分布的影響機理,其主要影響機理是當(dāng)夾緊點位置發(fā)生變化時,裝夾變形區(qū)與刃前彈性變形區(qū)的重疊位置隨之改變；當(dāng)夾緊力變化時,裝夾變形區(qū)與刃前彈性變形區(qū)重疊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力分布隨之改變；從而引起加工后工件內(nèi)部應(yīng)力分布的變化。研究了夾緊力對工件銑削變形和回彈變形的影響規(guī)律,建立了夾緊力與工件銑削變形、夾緊力與工件回彈變形之間的關(guān)系公式,分別預(yù)測了工件銑削變形和回彈變形最小時所需夾緊力的大小和位置。建立了考慮工件初始變形和夾緊力影響的工件最終變形預(yù)測公式。提出了基于預(yù)彎曲的薄板件端面銑削變形補償?shù)膴A緊力計算方法,該方法通過調(diào)整夾緊力,使薄板件產(chǎn)生預(yù)彎曲變形,從而補償銑削變形,達(dá)到補償目的。提出了基于預(yù)拉伸裝夾的薄板件端面銑削變形補償?shù)念A(yù)拉伸應(yīng)力計算方法,該方法通過預(yù)拉伸裝夾調(diào)整拉伸應(yīng)力,增大工件回彈變形,從而降低工件的最終變形,達(dá)到補償目的。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2759401