本文關(guān)鍵詞：金屬切削過程動力學(xué)建模及動態(tài)性能分析

  更多相關(guān)文章： 動力學(xué)模型 橫向振動 縱向振動結(jié)合部數(shù)控銑床 模態(tài)分析 動態(tài)特性

【摘要】：切削顫振和機(jī)床的動態(tài)性能是金屬切削加工過程中影響工件表面質(zhì)量的主要因素之一,尤其在加工細(xì)長軸工件時,由于長徑比大、支撐剛性弱等原因,切削振動往往更加劇烈。因此建立準(zhǔn)確的工件切削過程模型進(jìn)而研究影響振動幅值大小的因素、對機(jī)床動態(tài)性能進(jìn)行分析一直是國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)問題之一。目前國內(nèi)外學(xué)者所建立的切削動力學(xué)模型不能完全反映工件所受切削力的實(shí)際情況,且建立的模型只適合于長徑比較小工件的加工情況;由于未考慮結(jié)合部參數(shù)而對機(jī)床動態(tài)性能的仿真分析結(jié)果不準(zhǔn)確。針對上述問題,本文分別基于橫向和縱向振動理論建立細(xì)長軸車削過程的動力學(xué)模型,通過仿真研究了切削用量和工件長徑比的變化對細(xì)長橫向和縱向振動的影響,并通過車削實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型的正確性;考慮固定、滾動結(jié)合部的剛度參數(shù)建立了數(shù)控銑床的有限元模型,對整機(jī)及其典型部件進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和實(shí)驗(yàn)研究。論文主要研究工作和研究成果如下:(1)建立了細(xì)長軸車削過程的橫向動力學(xué)模型。基于橫向振動理論建立了細(xì)長軸車削過程的振動模型,并從力學(xué)及數(shù)值分析角度求解了切削力引起的工件振動響應(yīng)。在Matlab軟件中通過仿真研究了切削用量和工件長徑比的變化對工件振動響應(yīng)的影響。設(shè)計了以背吃刀量、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速及工件長徑比為變量的四因素三水平正交車削實(shí)驗(yàn),分析四個因素對工件切削力的影響。揭示了細(xì)長軸車削過程的橫向動態(tài)特性。(2)建立了細(xì)長軸車削過程的縱向動力學(xué)模型�；诳v向振動理論建立了細(xì)長軸車削過程的縱向動力學(xué)方程,通過理論推導(dǎo)及數(shù)值求解得了到細(xì)長軸工件在軸向力下的縱向振動響應(yīng)公式。在ANSYS中通過理論模態(tài)分析研究了切削點(diǎn)位置和工件質(zhì)量的變化對切削系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。(3)考慮關(guān)鍵結(jié)合部的剛度參數(shù)建立了數(shù)控系統(tǒng)的有限元模型并對其進(jìn)行了動態(tài)性能分析。以一臺FA-32M三軸立式數(shù)控銑床為研究對象,論述了其進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合部的簡化建模方法,基于吉村允效法計算了立柱與床身固定結(jié)合部的剛度參數(shù)、基于Hertz接觸理論計算了進(jìn)給系統(tǒng)滾動結(jié)合部的剛度參數(shù),建立了整機(jī)的有限元模型;對工作臺進(jìn)行了理論模態(tài)計算和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)測試,通過固有頻率和模態(tài)振型的對比驗(yàn)證了整機(jī)有限元模型的正確性;在考慮結(jié)合部剛度參數(shù)和結(jié)合部固結(jié)處理兩種建模方法下,分別對工作臺、主軸系統(tǒng)、銑床整機(jī)進(jìn)行了理論模態(tài)計算與分析;此外,對主軸系統(tǒng)和工作臺進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,并對結(jié)果進(jìn)行了對比與總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：動力學(xué)模型 橫向振動 縱向振動結(jié)合部數(shù)控銑床 模態(tài)分析 動態(tài)特性
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG506
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 金屬切削加工過程中的顫振現(xiàn)象及危害12-13
• 1.1.1 顫振現(xiàn)象12-13
• 1.2 國內(nèi)外顫振研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 顫振機(jī)理13
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 國內(nèi)外顫振控制方法15-17
• 1.3 本研究目的及意義17-18
• 1.4 本研究的內(nèi)容18-20
• 第二章 金屬車削加工的橫向振動影響因素研究20-37
• 2.1 引言20-21
• 2.2 切削力的的來源21
• 2.3 基于橫向振動理論建立了細(xì)長軸車削過程的振動模型21-29
• 2.3.1 固有頻率與正則振型的求解21-26
• 2.3.2 細(xì)長軸在切削力作用下的振動響應(yīng)26-27
• 2.3.3 細(xì)長軸彎曲振動的影響因素27-29
• 2.4 基于Matlab研究影響細(xì)長軸橫向振動響應(yīng)因素的仿真29-33
• 2.4.1 背吃刀量的變化對顫振的影響29-30
• 2.4.2 轉(zhuǎn)速的變化對顫振的影響30-31
• 2.4.3 進(jìn)給速度的變化對顫振的影響31-32
• 2.4.4 長徑比的變化對顫振的影響32-33
• 2.5 切削正交實(shí)驗(yàn)33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 細(xì)長軸車削縱向振動影響因素研究37-54
• 3.1 引言37
• 3.2 細(xì)長軸縱向自由振動37-41
• 3.3 考慮軸向拉力時的細(xì)長軸縱向振動響應(yīng)41-43
• 3.4 細(xì)長軸在橫向及縱向切削力作用下的振動響應(yīng)43-45
• 3.5 ANSYS有限元分析驗(yàn)證45-46
• 3.5.1 ANSYS簡介45
• 3.5.2 ANSYS軟件的分析類型45-46
• 3.6 基于ANSYS的模態(tài)分析46-53
• 3.6.1 基于ANSYS的細(xì)長軸模態(tài)分析46
• 3.6.2 細(xì)長軸工件的模態(tài)分析46-50
• 3.6.3 細(xì)長軸建模50-51
• 3.6.4 ANSYS中切削過程振型的變化51-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于結(jié)合部剛度的動態(tài)特性分析54-88
• 4.1 引言54-55
• 4.2 數(shù)控銑床實(shí)體建模55-60
• 4.2.1 FA-32M數(shù)控銑床概況55-56
• 4.2.2 功能部件建模56-60
• 4.3 數(shù)控銑床結(jié)合部建模60-66
• 4.3.1 固定結(jié)合部建模60-62
• 4.3.2 進(jìn)給系統(tǒng)滾動結(jié)合部建模62-66
• 4.4 數(shù)控銑床有限元建模66-68
• 4.5 有限元模型的驗(yàn)證68-72
• 4.5.1 工作臺理論模態(tài)分析68-70
• 4.5.2 工作臺實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)測試70-72
• 4.6 數(shù)控銑床模態(tài)分析72-79
• 4.6.1 工作臺模態(tài)分析72-73
• 4.6.2 主軸系統(tǒng)模態(tài)分析73-76
• 4.6.3 整機(jī)模態(tài)分析76-79
• 4.7 數(shù)控銑床諧響應(yīng)分析79-86
• 4.7.1 諧響應(yīng)分析理論基礎(chǔ)79-81
• 4.7.2 主軸系統(tǒng)諧響應(yīng)分析81-84
• 4.7.3 工作臺的諧響應(yīng)分析84-86
• 4.8 本章小結(jié)86-88
• 第五章 總結(jié)與展望88-90
• 5.1 總結(jié)88
• 5.2 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果94-95
• 1. 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94
• 2. 取得的相關(guān)科研成果94-95
• 致謝95-96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李敏;張加宏;劉清`，

本文編號：1027410