本文關(guān)鍵詞：高速微切削系統(tǒng)動態(tài)特性分析與仿真優(yōu)化研究

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【摘要】：為了滿足高精度微小型零件的加工需求,高速微切削系統(tǒng)的研究成為目前研究的熱點之一。本文了設(shè)計了高速微切削加工系統(tǒng),首先分析了高速加工技術(shù)的理論方法和研制性能良好的高速微切削系統(tǒng)需要考慮的關(guān)鍵因素,建立了符合實際微切削過程的微切削模型。闡述了微切削加工中最小切削厚度和尺度效應的概念、影響因素以及對微切削加工系統(tǒng)的影響,為高速微切削系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)。根據(jù)加工零件的特點,提出了高速微切削系統(tǒng)運動分配和結(jié)構(gòu)布局,確定了系統(tǒng)總體設(shè)計方案,并利用CATIA軟件建立了系統(tǒng)的三維裝配模型。為了確保系統(tǒng)的加工設(shè)計精度,對系統(tǒng)進行精度分配,通過計算結(jié)果驗證系統(tǒng)的精度分配方案合理。然后根據(jù)實際使用要求對系統(tǒng)中的各組成子系統(tǒng)進行選型和設(shè)計。利用軟件ANSYS Workbench16.0對系統(tǒng)的關(guān)鍵部件高速電主軸進行了有限元分析,獲得主軸的靜剛度、固有頻率與諧響應特性。然后對高速微切削系統(tǒng)整體進行了靜態(tài)分析和模態(tài)分析,并通過模態(tài)實驗測試驗證了仿真模擬的合理性。通過觀察系統(tǒng)靜態(tài)變形圖和振型圖發(fā)現(xiàn)支撐架變形相對較大,把支撐架作為進一步優(yōu)化設(shè)計中的重要研究對象。在CATIA軟件中應用機械優(yōu)化設(shè)計理論建立了支撐架的參數(shù)化模型,再運用ANSYS Workbench16.0軟件中的響應曲面優(yōu)化分析工具完成支撐架的優(yōu)化設(shè)計。通過對比優(yōu)化前后的固有頻率,驗證結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性,為實用化高速微切削系統(tǒng)的設(shè)計與制造奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：高速微切削系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 高速電主軸 動態(tài)特性分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景及意義8-10
• 1.2 微切削國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 微切削加工設(shè)備10-14
• 1.2.2 微切削基礎(chǔ)理論14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 高速微切削機理研究17-24
• 2.1 高速加工技術(shù)17-18
• 2.2 微切削加工的切削模型18-20
• 2.3 微切削機理研究20-23
• 2.3.1 最小切削厚度20-22
• 2.3.2 尺度效應22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 高速微切削系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計24-33
• 3.1 微切削系統(tǒng)運動分配24-25
• 3.2 高速微切削系統(tǒng)總體設(shè)計25-27
• 3.2.1 高速微切削加工要求25-26
• 3.2.2 微切削系統(tǒng)總體設(shè)計26-27
• 3.3 微切削系統(tǒng)精度分配27-28
• 3.4 微切削系統(tǒng)關(guān)鍵部件選型28-31
• 3.5 本章小結(jié)31-33
• 第四章 高速微切削系統(tǒng)靜動態(tài)特性分析33-52
• 4.1 基于有限元法的動態(tài)特性分析理論基礎(chǔ)33-34
• 4.2 高速電主軸所受切削力的計算34-35
• 4.3 高速電主軸的動靜態(tài)特性分析35-44
• 4.3.1 靜態(tài)分析的理論方法35-36
• 4.3.2 電主軸的靜態(tài)分析36-38
• 4.3.3 模態(tài)分析的理論方法38-39
• 4.3.4 電主軸的模態(tài)分析39-42
• 4.3.5 諧響應分析的理論方法42-43
• 4.3.6 電主軸的諧響應分析43-44
• 4.4 微切削系統(tǒng)的靜態(tài)分析44-45
• 4.5 微切削系統(tǒng)的模態(tài)分析45-49
• 4.6 微切削系統(tǒng)模態(tài)測試試驗49-51
• 4.7 本章小結(jié)51-52
• 第五章 高速微切削系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計52-62
• 5.1 ANSYS優(yōu)化設(shè)計概述52-53
• 5.2 支撐架優(yōu)化設(shè)計53-58
• 5.3 優(yōu)化后的模態(tài)分析58-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)與展望62-64
• 研究成果總結(jié)62
• 未來工作展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-67
• 攻讀碩士期間取得的成果67

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本文編號：619670