【摘要】：薄壁零件具有體積小、質(zhì)量輕、功能多等優(yōu)點,廣泛應用在航空航天結(jié)構(gòu)中,但其結(jié)構(gòu)復雜、剛度過弱,質(zhì)量要求非常嚴格,精度難以達標,加工過程極易失穩(wěn)造成資源浪費。傳統(tǒng)的加工方式生產(chǎn)率低,部分零件甚至無法加工。超聲振動銑削作為一種新興的加工方法,有切削力小、散熱快、加工精度高、刀具磨損小、易于排屑等優(yōu)點。本文基于自主研發(fā)設計的縱扭復合超聲振動銑削系統(tǒng),針對弱剛度薄板件的剛度強化效應和加工過程的顫振穩(wěn)定性展開研究。為了研究縱扭復合超聲振動銑削對弱剛度薄板件加工過程穩(wěn)定性提高效應,基于銑刀運動學理論,構(gòu)建了刀尖軌跡三維模型,確定軌跡形狀。為方便進一步研究,構(gòu)建了超聲振動銑削的二維橢圓刀尖軌跡,分析了超聲波換能器的激振頻率、超聲波振幅和銑削進給速度對二維刀尖軌跡的影響規(guī)律。通過分析發(fā)現(xiàn)縱扭復合超聲振動銑削能夠提高加工過程穩(wěn)定性的原因在于其超高頻率的“切削-分離”的斷續(xù)切削方式。為了研究薄板件縱扭復合超聲振動銑削加工的剛度強化效應,基于傅里葉理論,通過推導銑削動力學方程,獲得了縱扭復合超聲振動銑削薄板件的等效剛度強化倍數(shù)。為了研究銑削過程中薄板等效剛度的變化,通過銑削力系數(shù)辨識方法構(gòu)建了銑削力模型;通過有限元仿真方法分析了薄板變形,進行了剛度強化效應的初步計算。為了研究薄板件縱扭復合超聲振動銑削加工過程的顫振穩(wěn)定性,構(gòu)建了雙柔性體二維銑削模型,通過改進半離散法,繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖。仿真分析了切削分離比、徑向浸入比、薄板剛度、超聲波振幅和銑削進給速度對顫振穩(wěn)定性的影響規(guī)律。為了進一步研究薄板件縱扭復合超聲振動銑削加工顫振穩(wěn)定性,通過試驗法,進行了以主軸轉(zhuǎn)速、每齒進給量、軸向切削深度、徑向切削深度和超聲波換能器供電電壓為變量,以加工過程無顫振穩(wěn)定切削和加工表面質(zhì)量為目標的參數(shù)優(yōu)化試驗和縱扭復合超聲振動銑削和傳統(tǒng)銑削的對比試驗。通過對比試驗驗證縱扭復合超聲振動銑削薄板件的剛度強化效應和較傳統(tǒng)銑削更好的加工過程穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG54
【圖文】：

故最早引入到鉆削、磨削和車削等單向直線振動超聲振動加工的領域[3]。圖1-1展示了幾種較為成熟的超聲振動切削加工方式，它們的應用克服了傳統(tǒng)的加工方式中的不足，使得加工精度和質(zhì)量得到明顯提高。隨著研究的深入，近幾年超聲銑削加工研究也有所發(fā)展。a) 超聲振動磨削 b) 超聲振動車削 c) 超聲振動鉆削圖1-1 常見超聲振動切削加工方式航空航天、模具制造、車體研發(fā)等行業(yè)是制造業(yè)的主體，隨著技術水平的提高，薄板件需求日益增多[4]。此類工件結(jié)構(gòu)與形狀復雜，壁厚越來越小，整體剛性較差，加工過程面臨的工藝挑戰(zhàn)更大，加工過程中失穩(wěn)導致的振動過大和表面質(zhì)量降低是亟待解決的問題[5]。因此，對薄板件加工穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和實用價值。圖1-2為幾種常見的薄板件

[5]。因此，對薄板件加工穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和實用價值。圖1-2為幾種常見的薄板件，其剛度低，結(jié)構(gòu)復雜，傳統(tǒng)加工方式難度大，一定程度上影響著制造業(yè)的發(fā)展。a) 下車架結(jié)構(gòu) b) 葉輪 c) 肋板結(jié)構(gòu) d) 型腔結(jié)構(gòu)圖1-2 典型的薄板件

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 李東明;田野;;二維振動銑削切削厚度及刀尖軌跡數(shù)值仿真[J];中國機械工程;2015年18期

2 唐軍;趙波;;單激勵縱扭復合超聲銑削系統(tǒng)研究[J];振動與沖擊;2015年06期

3 馬輝;趙波;謝萍;;納米復相陶瓷超聲磨削頻率與表面質(zhì)量關系的實驗研究[J];上海交通大學學報;2010年12期

相關博士學位論文 前3條

1 王榮奇;二維橢圓振動輔助加工新方法及其裝置的研究[D];吉林大學;2017年

2 楊昀;薄壁件銑削系統(tǒng)動力學建模及穩(wěn)定性預測方法研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

3 汪通悅;薄壁零件銑削穩(wěn)定性數(shù)值仿真及實驗研究[D];南京航空航天大學;2010年

相關碩士學位論文 前1條

1 孫超;玻纖復合材料槳葉試件超聲輔助加工技術研究[D];大連理工大學;2015年

本文編號：2735240