隨著航空航天及軍工等領(lǐng)域的高速發(fā)展,行業(yè)對于輕量化、高性能、強(qiáng)靈活性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件的需求日益提升,其中復(fù)雜薄壁件就因此活躍在眾多的尖端制造業(yè)的應(yīng)用場景中。但由于薄壁件的弱剛性特性,以及在其加工過程中存在時(shí)變特性的特點(diǎn),在薄壁件銑削過程中會出現(xiàn)明顯的振動問題,這不僅會大大減少刀具壽命、限制了加工效率、使得工藝參數(shù)設(shè)計(jì)更加繁瑣,還會最終極大的影響工件的表面完整性。因此研究薄壁件時(shí)變銑削的動態(tài)響應(yīng)并提出合適有效的自適應(yīng)主動加工振動抑制方法是非常有意義的。本研究針對薄壁件時(shí)變切削系統(tǒng)的振動問題,在對薄壁件時(shí)變銑削過程中動態(tài)響應(yīng)的分析研究的基礎(chǔ)上,建立被控加工系統(tǒng)動力學(xué)模型,提出主動振動控制策略,設(shè)計(jì)自適應(yīng)振動控制方法,優(yōu)化振動控制算法,為實(shí)現(xiàn)薄壁件時(shí)變切削系統(tǒng)自適應(yīng)主動振動控制、提高薄壁件加工精度提供理論依據(jù)及實(shí)例參考。首先,結(jié)合薄壁件銑削工況分析,提出使用貼置于工件上的壓電纖維片作為振動控制驅(qū)動器,將薄壁板件簡化為Kirchhoff板,結(jié)合壓電材料應(yīng)變方程以及Hamilton原理建立被控薄壁件動力學(xué)模型,并使用有限元數(shù)值解法對該動力學(xué)模型進(jìn)行求解。應(yīng)用建立的動力學(xué)模型進(jìn)行被控薄壁件受驅(qū)動狀... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１壓電纖維片驅(qū)動下的薄壁件銑削模型??在本部分的動力學(xué)模型推導(dǎo)中，對薄壁板件的分析推導(dǎo)將基于Ｋｎｘｈｈｏｆｌｆ平??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｅｈｌ??Ｄ：?ｐ—－?（２－８）??１２（］－ｖ２）??其中￡和ｖ分別是薄壁板的楊氏模量和泊松比。??對于該受控薄壁板銑削系統(tǒng)的建模分析而言，引入虛擬的切削力是必要的，??本章使用一個(gè)外部力模型來模擬作用于薄板上的銑削力銑削力模型如圖??２－２所示，銑削力在薄壁板的ｚ軸方向的大小可以表示為：??１?Ｎ－１??／?＝?ｒ?ａｒａ，Ｋ，?Ｚ?Ｓｊ?［ｓｉｎ?２＾?－?Ｋ，．?（１?＋?ｃｏｓ?２＾）］?（２－９）??２?．／＝〇??式中，＋為銑刀軸向切深，辦為銑刀徑向切深，＆為銑削力系數(shù)，＆為切削??比例系數(shù)，ｇ，．為窗函數(shù)，Ａ為第＿／個(gè)切削齒的切入角。??”（工件?，一給??＾?Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ?＞?Ｄａｍｐｅｒ??ｙ?＾釋※茲鍛襟么敏；效：＇貧表游孩燦鍛潘踢么辦狹您匕踢公??圖２－２切削力模型??由銑削力對驅(qū)動器－薄壁板模型所做的功為：??％＝ＪＪ＞ｄ＊?（２－１〇）??壓電纖維片驅(qū)動下的銑削薄壁件模型的相關(guān)能量參量己上述完畢，該模型的??運(yùn)動學(xué)方程可以根據(jù)如下的Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理方程進(jìn)行推導(dǎo)：??Ｓ＼＇２?Ｌｄｉ?＝?Ｓ＼＾?｛ｎ?＋?Ｕａ－Ｗｆ－?Ｔ）ｄｔ?＝?０?（２－１１）??將式（２－３），（２－６），?（２－７）和（２－１０）代入式（２－１１）中，便可以得到表面貼置壓電??驅(qū)動器的薄壁板件模型的運(yùn)動學(xué)方程以及其聯(lián)合邊界條件如下：??５４ｍ＾?ｄＡｗ?３４ｗ?．．??Ｄ＾＋２＾Ｗ＋＾）＋ｐ?ｐＷ＝ｆ｛ｘ＾ｌ）??ｘ＿?（２－１２）??－＾?＋?ｈｐ）［ＡＳ：?（ｘ）ＡＨｖ（ｙ）?＋?ＡＨｕ?（ｘ）Ａ５：（ｙ）］??１６??

使用壓電纖維片驅(qū)動器對懸伸結(jié)構(gòu)體進(jìn)行振動控制的研究｜６４＠７］可知，由于壓電??纖維片自身的輸出結(jié)果類似于彎矩作用，所以壓電纖維片驅(qū)動器的布置位置越靠??近懸伸結(jié)構(gòu)體的固支端，其對被控結(jié)構(gòu)體懸伸端的驅(qū)動影響越大。??為了使得壓電纖維片的驅(qū)動效果在位置布置方面能夠最大限度的應(yīng)用，本研??究將壓電片貼置于薄壁板件Ｘ軸向中間并靠近工件加持端的位置。此外，考慮到??壓電驅(qū)動器在實(shí)際貼置過程中，需要使用特殊的膠水且其一段接有導(dǎo)線，故壓電??片的下邊距離工件的加持處留有一段較小距離。??參照圖２－１的模型示意圖，本小節(jié)所進(jìn)行的靜變形仿真有以下幾何參數(shù)。??表２－１模型靜變形仿真幾何參數(shù)??長?Ｚ?（ｍｉｌｌ）?寬?ｆＦ（ｍｍ）?厚度?／ｐ?（ｍｍ）??薄壁板件????１２０?１２０?４??定位（ｍｍ）?厚度ｔｏ?（ｍｍ）??壓電驅(qū)動器?《１?ｕ２?ｖｌ?ｖｌ????０．４??５０?７０?２０?５８??￣￣在仿真中薄壁板件的材料參數(shù)設(shè)定于鋁鎂合金５０５２的材料參數(shù)一致，分別??為密度ｐ＝２６８０?ｋｇ／ｍ３，楊氏模量￡＝７００?ＧＰａ，泊松比ｖ＝０．３３０；壓電纖維片的特??性參數(shù)與后續(xù)實(shí)驗(yàn)根據(jù)性能需求選用的型號一致，參考產(chǎn)品說明分別有彈性模量??￡＾＾＝１５．８５７００３?壓電常數(shù)?／７３〗＝４．６Ｅ＋０２?ｐＣ／Ｎ。??如圖２－４所示為壓電驅(qū)動器在分別不同的工作電壓時(shí)被控薄壁件的變形情況??仿真結(jié)果。仿真過程中依次為壓電驅(qū)動器賦以５００Ｖ，?９００Ｖ和Ｉ２００Ｖ的輸入電??壓，得到相應(yīng)的薄壁件變形情況。??ｘｌ〇４??＼?切削Ｓ各徑：?５?＾２］?一一?—??０．１

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2992357