薄壁內(nèi)腔類零件具有重量輕、比強度高的特點,應用十分廣泛。為了提高結(jié)構(gòu)的可靠性和工作性能,這類零件通常采用整體式結(jié)構(gòu)設計,如航空發(fā)動機中渦輪盤、壓氣機盤等核心零部件。通過采用整體結(jié)構(gòu)設計可以使發(fā)動機重量減輕,大大提高發(fā)動機的穩(wěn)定性和安全性。然而,由于零件的結(jié)構(gòu)復雜、剛性低,車削這類零件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)是一個挑戰(zhàn)性的問題,只能采用非標準的彎板刀具進行加工。內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的深度最深可深達150mm,彎板刀具車削加工過程中懸伸量大,且結(jié)構(gòu)復雜,所面臨的挑戰(zhàn)是刀具產(chǎn)生嚴重的偏轉(zhuǎn)和振動。為了實現(xiàn)薄壁內(nèi)腔類零件高質(zhì)量和高精度的加工要求,本文基于Timoshenko梁理論、空間剛體方法和Hamilton理論探索考慮彎扭組合變形效應彎板刀具的振動響應,分析彎板刀具的車削穩(wěn)定性和加工后的工件表面形貌,并且對切削參數(shù)進行優(yōu)選和彎板刀具進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。首先,建立考慮彎扭組合變形效應的彎板刀具動力學模型。基于彎板刀具的彎板復雜結(jié)構(gòu),利用Timoshenko梁理論、空間剛體方法和Hamilton理論等理論知識建立彎板刀具的動力學模型;從而研究彎板刀具的靜態(tài)特性、模態(tài)特性和動態(tài)響應。通過仿真和設計實驗驗證彎板刀具的模態(tài)特性和...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明
第1章 緒論
    1.1 本課題研究背景及意義
    1.2 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 刀具動力學建模及振動響應的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 車削穩(wěn)定性預測及參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 表面形貌預測及參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題的提出和主要研究內(nèi)容
        1.3.1 存在的主要問題
        1.3.2 本課題的主要研究內(nèi)容
第2章 考慮彎扭組合變形效應的彎板刀具振動響應預測
    2.1 考慮彎扭組合變形效應彎板刀具動力學模型
        2.1.1 考慮彎扭組合變形效應的彎板刀具控制方程
        2.1.2 控制方程的有限元數(shù)值求解
    2.2 考慮彎扭組合變形效應彎板刀具的振動響應
        2.2.1 考慮彎扭組合變形效應彎板刀具的靜變形
        2.2.2 考慮彎扭組合變形效應彎板刀具的模態(tài)特性
        2.2.3 考慮彎扭組合變形效應彎板刀具的動態(tài)響應
    2.3 彎板刀具動態(tài)特性的結(jié)果驗證
        2.3.1 彎板刀具動態(tài)特性的仿真驗證
        2.3.2 彎板刀具動態(tài)特性的實驗驗證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 彎板刀具車削薄壁內(nèi)腔件穩(wěn)定性預測
    3.1 彎板刀具的車削特性
    3.2 圓形刀片動態(tài)切削力模型
    3.3 彎板刀具車削加工穩(wěn)定性預測
        3.3.1 彎板刀具車削加工的動力學模型
        3.3.2 彎板刀具車削加工穩(wěn)定性預測
    3.4 彎板刀具車削穩(wěn)定性預測結(jié)果驗證
        3.4.1 車削穩(wěn)定性實驗裝置
        3.4.2 穩(wěn)定性預測結(jié)果實驗驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 彎板刀具車削加工表面形貌預測
    4.1 彎板刀具車削加工表面形貌幾何模型
        4.1.1 刀具坐標系中切削刃點的坐標
        4.1.2 空間坐標變換
        4.1.3 工件坐標系中切削刃點的運動軌跡方程
    4.2 刀具偏移對表面形貌的影響
        4.2.1 刀具靜態(tài)偏差對表面形貌的影響
        4.2.2 刀具動態(tài)振動對表面形貌的影響
    4.3 表面形貌仿真流程及仿真結(jié)果
    4.4 彎板刀具車削表面形貌預測結(jié)果驗證
        4.4.1 彎板刀具車削實驗裝置及切削參數(shù)
        4.4.2 表面形貌的實驗結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第5章 彎板刀具車削加工參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選和結(jié)構(gòu)改進設計
    5.1 加工參數(shù)對車削穩(wěn)定性的影響及加工參數(shù)優(yōu)選
        5.1.1 主軸轉(zhuǎn)速對車削穩(wěn)定性的影響
        5.1.2 進給速度對車削穩(wěn)定性的影響
        5.1.3 背吃刀量對車削穩(wěn)定性的影響
        5.1.4 加工參數(shù)優(yōu)選
    5.2 車削加工參數(shù)對表面形貌的影響及加工參數(shù)優(yōu)選
        5.2.1 主軸轉(zhuǎn)速對車削表面形貌的影響
        5.2.2 進給速度對車削表面形貌的影響
        5.2.3 背吃刀量對車削表面形貌的影響
        5.2.4 車削加工參數(shù)優(yōu)選
    5.3 彎板刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選及改進設計
        5.3.1 圓形刀片半徑的優(yōu)選
        5.3.2 彎板刀具刀板結(jié)構(gòu)的改進設計
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文和參加科研情況
    1. 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)成果
    2. 攻讀碩士學位期間參與的科研項目
    3. 攻讀碩士學位期間獲得的獎勵
致謝
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3746951