本文關鍵詞：薄壁結構件銑削加工穩(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、時變動態(tài)特性和高階動態(tài)特性的影響,極易發(fā)生顫振,導致加工工件表面質量差、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:本文針對薄壁件銑削剛度隨進給不斷變化且多模態(tài)耦合作用的特點,在傳統(tǒng)的集中參數(shù)模型基礎上建立刀具—工件銑削系統(tǒng)的多模態(tài)、變剛度動力學方程。針對頻域解析法不能考慮銑削過程中非線性因素的影響,采用直接時域積分和龐加萊截面相結合判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。構建立了薄壁梁的關于進給位置、轉速和軸向切深的三維穩(wěn)定極限圖。并分析了轉速和進給位置構成的二維平面中,不同階模態(tài)各自起主導作用的區(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)機制。為了驗證理論分析結果,對兩端固支的薄壁梁進行了銑削加工試驗研究。結果表明隨著進給位置的改變,工件呈現(xiàn)完全不同的表面形貌,且由周期銑削力導致的強迫振動與由再生顫振形成的工件表面形貌完全不同,與理論分析結果趨勢一致。針對薄壁框模型的銑削動力學分析,本文首先應用有限元分析對離散加工進行響應分析,提取加工點處的頻響函數(shù)得到離散分布的動力學參數(shù)。再對參數(shù)進行指數(shù)函數(shù)擬合,得到隨進給過程的剛度變化函數(shù)。然后建立薄壁件關于進給位置、主軸轉速和軸向切深的三維穩(wěn)定瓣圖,并闡述了再生效應、工件進給位置與穩(wěn)定性之間的關系。
【關鍵詞】：薄壁銑削 穩(wěn)定性 變剛度 模態(tài)耦合 時滯
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 概述11-12
• 1.2 國內外發(fā)展與研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 銑削動力學建模及穩(wěn)定性預測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 研究內容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 銑削動力學模型22-28
• 2.2.1 薄壁銑削模型22-23
• 2.2.2 動態(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)下的銑削動力學模型26-28
• 2.3 銑削時域模擬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)機制44-47
• 2.6 材料去除對銑削穩(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51-53
• 第三章 薄壁梁銑削加工試驗分析53-71
• 3.1 引言53
• 3.2 試驗儀器及設計53-54
• 3.3 工件模態(tài)試驗54-55
• 3.4 工件銑削加工試驗55-69
• 3.4.1 銑削試驗步驟55-56
• 3.4.2 試驗結果及信號分析56-65
• 3.4.3 表面形貌65-69
• 3.5 本章小結69-71
• 第四章 薄壁框模型71-87
• 4.1 引言71
• 4.2 薄壁框銑削動力學模型71-78
• 4.2.1 薄壁框模型有限元參數(shù)識別71-76
• 4.2.2 刀具—工件系統(tǒng)銑削動力學方程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 薄壁件高階動態(tài)特性對穩(wěn)定性的影響80-82
• 4.3.3 多重再生對穩(wěn)定性的影響82
• 4.3.4 數(shù)值仿真及其動態(tài)特征82-85
• 4.4 本章小結85-87
• 第五章 總結與展望87-89
• 5.1 主要工作總結87-88
• 5.2 工作展望88-89
• 參考文獻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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本文編號：857391