本文關(guān)鍵詞：大型復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形仿真與控制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著航空航天產(chǎn)品的不斷發(fā)展,薄壁類結(jié)構(gòu)件的研究大大增加了產(chǎn)品的應(yīng)用性能。但該類零件結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,外形協(xié)調(diào)要求高,零件外輪廓相對截面尺寸較大,加工材料的去除量大,整體剛性差,切削加工過程中工件的回彈讓刀與加工振動現(xiàn)象非常明顯。進而導(dǎo)致加工完成后零件加工質(zhì)量難以保證,加工效率難以提高,極大地影響了產(chǎn)品競爭力與企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此,研究薄壁件變形仿真與控制技術(shù)具有重要的理論意義與工程實用價值。本文以航空航天薄壁結(jié)構(gòu)件在設(shè)計和制造技術(shù)不斷發(fā)展為背景,歸納了薄壁零件的切削加工變形的預(yù)測和控制技術(shù),總結(jié)分析了現(xiàn)代薄壁結(jié)構(gòu)件在加工變形預(yù)測和加工變形控制技術(shù)的現(xiàn)狀。并以航天科工某單位的馬鞍形油箱結(jié)構(gòu)件為研究模型,對其物理性質(zhì)、機械結(jié)構(gòu)和機械工藝等方面進行綜合分析,應(yīng)用UG NX8.0創(chuàng)建了薄壁結(jié)構(gòu)件的分析模型,最后根據(jù)綜合分析的結(jié)果進行深入研究�；谟邢拊邢骷庸すに嚪抡嫜芯糠治�,得到切削過程中切削參數(shù)變化對切削分力變化是一個動態(tài)過程;在不影響總體分析效果的前提下對薄壁結(jié)構(gòu)件進行簡化模型,運用ANSYS-Workbench有限元分析軟件模態(tài)分析法找到零件比剛度最弱的位置;最后運用諧響應(yīng)分析方法對不同頻率的加工進行后處理,得到加工變形變化的狀態(tài)和應(yīng)力分布狀態(tài),分別總結(jié)鏜削加工在裝夾和自由狀態(tài)下的加工變形趨勢,為選擇加工變形控制技術(shù)提供支持和依據(jù)。基于有限元加工變形仿真模擬研究分析,在掌握薄壁結(jié)構(gòu)變形趨勢后,設(shè)計變形控制方案。如:新型裝備的應(yīng)用,加工工藝的改進與優(yōu)化等。本課題擬采用的控制方法有:切削參數(shù)優(yōu)化(包括單因素試驗設(shè)計和正交試驗設(shè)計)、走刀路徑優(yōu)化、“預(yù)反變形”設(shè)計。最后通過進行變形控制試驗來驗證控制技術(shù)對于薄壁結(jié)構(gòu)件變形控制的有效性。
【關(guān)鍵詞】：薄壁結(jié)構(gòu) 控制技術(shù) 預(yù)反變形 走刀路徑 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：北華航天工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的來源及研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外加工變形技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 加工變形預(yù)測技術(shù)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 加工變形控制技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 切削參數(shù)優(yōu)化的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 加工變形的影響因素及分析方法14-16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 1.4 課題主要研究流程17-18
• 第2章 切削加工特征研究與分析18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 薄壁結(jié)構(gòu)件的加工材料分析18-19
• 2.3 薄壁結(jié)構(gòu)件模型建立與結(jié)構(gòu)分析19
• 2.4 薄壁結(jié)構(gòu)件的加工工藝分析19-21
• 2.5 材料切削特征關(guān)系定義的構(gòu)建21-23
• 2.5.1 材料本構(gòu)關(guān)系定義21-22
• 2.5.2 刀-屑摩擦關(guān)系定義22-23
• 2.6 本章小節(jié)23-24
• 第3章 基于Deform-3D的切削加工模擬研究24-31
• 3.1 引言24
• 3.2 切削仿真軟件平臺簡介24
• 3.3 DEFORM-3D特點及其分析流程24-25
• 3.4 DEFORM-3D切削加工模擬25-30
• 3.4.1 切削模型的建立25-26
• 3.4.2 刀具和工件的網(wǎng)格劃分26-27
• 3.4.3 切削力仿真27-30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第4章 薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形預(yù)測技術(shù)研究31-45
• 4.1 引言31
• 4.2 薄壁結(jié)構(gòu)件簡化方案的制定31-32
• 4.3 薄壁結(jié)構(gòu)件切削力模型的建立32-34
• 4.4 加工變形仿真34-42
• 4.4.1 材料參數(shù)的輸入控制35-36
• 4.4.2 網(wǎng)格的劃分36
• 4.4.3 施加約束載荷36-37
• 4.4.4 薄壁結(jié)構(gòu)件的模態(tài)分析37-38
• 4.4.5 薄壁結(jié)構(gòu)件的諧相應(yīng)分析38-41
• 4.4.6 自由狀態(tài)下變形預(yù)測分析41-42
• 4.5 加工變形實驗驗證42-44
• 4.5.1 實驗?zāi)康?/span>42
• 4.5.2 實驗平臺42-44
• 4.5.3 實驗數(shù)據(jù)論證44
• 4.6 本章小節(jié)44-45
• 第5章 薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形控制技術(shù)研究45-55
• 5.1 引言45
• 5.2 薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形控制理論的研究45-46
• 5.3 薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形控制技術(shù)46-54
• 5.3.1 切削參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計46-52
• 5.3.2 鏜削走刀路徑優(yōu)化設(shè)計52-53
• 5.3.3“預(yù)反變形”設(shè)計53-54
• 5.4 本章小節(jié)54-55
• 第6章 薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形控制試驗研究與分析55-62
• 6.1 引言55
• 6.2 試驗的設(shè)備及儀器55-56
• 6.2.1 試驗機床55-56
• 6.2.2 檢測裝置56
• 6.3 試驗驗證與分析56-60
• 6.3.1 試驗一：基于正交實驗法的切削參數(shù)優(yōu)化試驗驗證56-58
• 6.3.2 試驗二: 走刀路徑優(yōu)化設(shè)計試驗驗證58-59
• 6.3.3 試驗三:“預(yù)反變形”設(shè)計試驗仿真驗證分析59-60
• 6.4 本章小節(jié)60-62
• 第7章 結(jié)論62-64
• 7.1 總結(jié)62-63
• 7.2 展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：867854