本文關(guān)鍵詞：薄壁結(jié)構(gòu)件銑削加工穩(wěn)定性分析研究

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【摘要】：薄壁零件在高速銑削下由于低剛度、時(shí)變動(dòng)態(tài)特性和高階動(dòng)態(tài)特性的影響,極易發(fā)生顫振,導(dǎo)致加工工件表面質(zhì)量差、加工效率低下。本文主要圍繞薄壁件銑削穩(wěn)定性展開如下的研究:本文針對(duì)薄壁件銑削剛度隨進(jìn)給不斷變化且多模態(tài)耦合作用的特點(diǎn),在傳統(tǒng)的集中參數(shù)模型基礎(chǔ)上建立刀具—工件銑削系統(tǒng)的多模態(tài)、變剛度動(dòng)力學(xué)方程。針對(duì)頻域解析法不能考慮銑削過程中非線性因素的影響,采用直接時(shí)域積分和龐加萊截面相結(jié)合判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。構(gòu)建立了薄壁梁的關(guān)于進(jìn)給位置、轉(zhuǎn)速和軸向切深的三維穩(wěn)定極限圖。并分析了轉(zhuǎn)速和進(jìn)給位置構(gòu)成的二維平面中,不同階模態(tài)各自起主導(dǎo)作用的區(qū)域。此外,還采用了基于半解析的全離散法,分析了薄壁件銑削過程的失穩(wěn)機(jī)制。為了驗(yàn)證理論分析結(jié)果,對(duì)兩端固支的薄壁梁進(jìn)行了銑削加工試驗(yàn)研究。結(jié)果表明隨著進(jìn)給位置的改變,工件呈現(xiàn)完全不同的表面形貌,且由周期銑削力導(dǎo)致的強(qiáng)迫振動(dòng)與由再生顫振形成的工件表面形貌完全不同,與理論分析結(jié)果趨勢(shì)一致。針對(duì)薄壁框模型的銑削動(dòng)力學(xué)分析,本文首先應(yīng)用有限元分析對(duì)離散加工進(jìn)行響應(yīng)分析,提取加工點(diǎn)處的頻響函數(shù)得到離散分布的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。再對(duì)參數(shù)進(jìn)行指數(shù)函數(shù)擬合,得到隨進(jìn)給過程的剛度變化函數(shù)。然后建立薄壁件關(guān)于進(jìn)給位置、主軸轉(zhuǎn)速和軸向切深的三維穩(wěn)定瓣圖,并闡述了再生效應(yīng)、工件進(jìn)給位置與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：薄壁銑削 穩(wěn)定性 變剛度 模態(tài)耦合 時(shí)滯
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 概述11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 銑削動(dòng)力學(xué)建模及穩(wěn)定性預(yù)測(cè)12-14
• 1.2.2 薄壁件銑削加工模型14-17
• 1.2.3 目前亟待解決的銑削問題和新的研究方向17-19
• 1.3 本文的研究方法與意義19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 薄壁件銑削穩(wěn)定性分析21-53
• 2.1 引言21-22
• 2.2 銑削動(dòng)力學(xué)模型22-28
• 2.2.1 薄壁銑削模型22-23
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)銑削力的建立23-25
• 2.2.3 薄壁梁銑削變剛度參數(shù)分析25-26
• 2.2.4 考慮薄壁件多階模態(tài)下的銑削動(dòng)力學(xué)模型26-28
• 2.3 銑削時(shí)域模擬28-31
• 2.3.1 薄壁梁模態(tài)參數(shù)分析28-29
• 2.3.2 時(shí)域仿真29-31
• 2.4 薄壁銑削三維穩(wěn)定性分析31-44
• 2.4.1 基于頻域法的三維穩(wěn)定性分析31-33
• 2.4.2 基于直接時(shí)域積分的穩(wěn)定性分析33-40
• 2.4.3 全離散法穩(wěn)定性分析40-44
• 2.5 失穩(wěn)機(jī)制44-47
• 2.6 材料去除對(duì)銑削穩(wěn)定性的影響47-51
• 2.6.1 無顫振最大材料去除率47-49
• 2.6.2 考慮材料去除的銑削穩(wěn)定性分析49-51
• 2.7 本章小結(jié)51-53
• 第三章 薄壁梁銑削加工試驗(yàn)分析53-71
• 3.1 引言53
• 3.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)計(jì)53-54
• 3.3 工件模態(tài)試驗(yàn)54-55
• 3.4 工件銑削加工試驗(yàn)55-69
• 3.4.1 銑削試驗(yàn)步驟55-56
• 3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果及信號(hào)分析56-65
• 3.4.3 表面形貌65-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 第四章 薄壁框模型71-87
• 4.1 引言71
• 4.2 薄壁框銑削動(dòng)力學(xué)模型71-78
• 4.2.1 薄壁框模型有限元參數(shù)識(shí)別71-76
• 4.2.2 刀具—工件系統(tǒng)銑削動(dòng)力學(xué)方程76-78
• 4.3 薄壁框的穩(wěn)定性分析78-85
• 4.3.1 刀具不同加工位置處三維穩(wěn)定性78-80
• 4.3.2 薄壁件高階動(dòng)態(tài)特性對(duì)穩(wěn)定性的影響80-82
• 4.3.3 多重再生對(duì)穩(wěn)定性的影響82
• 4.3.4 數(shù)值仿真及其動(dòng)態(tài)特征82-85
• 4.4 本章小結(jié)85-87
• 第五章 總結(jié)與展望87-89
• 5.1 主要工作總結(jié)87-88
• 5.2 工作展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-97
• 碩士期間發(fā)表或已錄用的論文97

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