本文關(guān)鍵詞：圓弧刃銑刀銑削淬硬鋼過程阻尼建模及穩(wěn)定域確定

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【摘要】：淬硬鋼材料Cr12MoV是制造汽車覆蓋件模具的常見材料之一。汽車模具在汽車零部件的制造、批量化生產(chǎn)中起著十分重要的作用。隨著制造業(yè)技術(shù)含量不斷的發(fā)展,汽車模具向著大型化、精密化和數(shù)字化發(fā)展。汽車覆蓋件模具同其他類型模具相比具有結(jié)構(gòu)尺寸較大、深度均勻變化率大、表面質(zhì)量精度要求高、制造工藝性復(fù)雜等特點(diǎn)。因此,在加工汽車覆蓋件模具的過程中,汽車模具不允許出現(xiàn)連接處吻合不流暢、剛性差、余量不均勻等現(xiàn)象。然而在加工過程中,切削顫振現(xiàn)象會(huì)影響加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量,對(duì)汽車覆蓋件模具成品品質(zhì)造成影響。依托國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“轎車覆蓋件用大型淬硬鋼模具高品質(zhì)加工技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”(項(xiàng)目編號(hào):51235003),針對(duì)加工淬硬鋼材料Cr12MoV時(shí),機(jī)床-刀具工藝系統(tǒng)發(fā)生的顫振問題,以銑削動(dòng)力學(xué)模型和過程阻尼數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),分析不同條件下銑削過程中刀具的穩(wěn)定特性,揭示過程阻尼產(chǎn)生機(jī)理,獲得銑刀穩(wěn)定域。首先,分析了金屬切削中的再生型顫振現(xiàn)象,為建立銑刀動(dòng)力學(xué)模型提供依據(jù);基于上述理論基礎(chǔ),建立單自由度和二自由度刀具穩(wěn)定性模型,揭示刀具振動(dòng)特性;獲得動(dòng)態(tài)銑削系統(tǒng)的反饋傳遞函數(shù),將銑削力動(dòng)態(tài)方程求解轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)特征值求解問題,得到極限切深和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。其次,根據(jù)過程阻尼的形成機(jī)理,探究影響銑削中過程阻尼大小的因素,得到工件材料、刀片刃口半徑和刀片后角是影響過程阻尼的三個(gè)主要參數(shù);利用能量法求解壓入力系數(shù),壓入力系數(shù)只與材料有關(guān),當(dāng)某種材料的壓入力系數(shù)已知時(shí),可以預(yù)測(cè)不同刀具幾何形狀和切削條件下的過程阻尼系數(shù)和極限切深;同時(shí)給出圓刀片銑削時(shí)的后刀面壓入體積的計(jì)算模型;求解壓入體積,從而帶入公式求解壓入力系數(shù)。最后,分析銑削過程中刀具的動(dòng)態(tài)特性,建立圓弧刃銑刀仿真模型,獲得銑刀模態(tài)參數(shù),并通過解算得到銑刀穩(wěn)定域;進(jìn)行銑削淬硬鋼Cr12MoV實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)定極限,同時(shí)觀察刀具動(dòng)態(tài)變化特性,獲得銑刀銑削穩(wěn)定域,與仿真結(jié)果規(guī)律相吻合。
【關(guān)鍵詞】：過程阻尼 壓入力系數(shù) 圓弧刃銑削 銑削穩(wěn)定域
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 顫振產(chǎn)生的機(jī)制與顫振模型的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 銑削工藝系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 過程阻尼模型研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本文的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 銑削動(dòng)態(tài)模型建立16-28
• 2.1 金屬切削過程中的再生型顫振效應(yīng)16-19
• 2.1.1 再生效應(yīng)的原理16-17
• 2.1.2 再生效應(yīng)中的傳遞函數(shù)形式17-19
• 2.2 圓弧刃銑刀銑削力建模19-21
• 2.3 動(dòng)態(tài)銑削模型的確定21-24
• 2.3.1 單自由度動(dòng)態(tài)銑削模型21-23
• 2.3.2 二自由度動(dòng)態(tài)銑削模型23-24
• 2.4 動(dòng)態(tài)切削穩(wěn)定域的確定24-27
• 2.4.1 單自由度穩(wěn)定域建模24-25
• 2.4.2 二自由度穩(wěn)定域建模25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 考慮過程阻尼的銑削系統(tǒng)建模28-37
• 3.1 過程阻尼的計(jì)算28-30
• 3.2 計(jì)算壓入力系數(shù)30-32
• 3.2.1 過程阻尼做功30-32
• 3.2.2 振動(dòng)做功32
• 3.3 計(jì)算刀片后面的壓入體積32-36
• 3.3.1 壓入體積數(shù)學(xué)模型建立32-34
• 3.3.2 壓入體積仿真模型34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 銑刀穩(wěn)定域識(shí)別37-52
• 4.1 銑刀三維模型及有限元模型37-44
• 4.1.1 銑刀三維模型37-39
• 4.1.2 銑刀有限元仿真模型39-40
• 4.1.3 圓弧刃銑刀模態(tài)分析40-44
• 4.2 銑刀瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析及模態(tài)參數(shù)識(shí)別44-48
• 4.2.1 銑刀瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析44-46
• 4.2.2 銑刀模態(tài)參數(shù)識(shí)別46-48
• 4.3 MATLAB估算銑刀穩(wěn)定域48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 銑削淬硬鋼Cr12MoV實(shí)驗(yàn)52-63
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)52-57
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備52-53
• 5.1.2 模態(tài)參數(shù)和切削力參數(shù)的確定53-55
• 5.1.3 銑削穩(wěn)定性的判定55-57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析57-60
• 5.2.1 不同參數(shù)對(duì)極限切深的影響57-58
• 5.2.2 不同參數(shù)對(duì)過程阻尼的影響58-59
• 5.2.3 不同參數(shù)對(duì)壓入力系數(shù)的影響59-60
• 5.3 仿真結(jié)果分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1053507