本文關(guān)鍵詞：薄壁多框結(jié)構(gòu)件高效銑削穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京理工大學》 2009年

薄壁多框結(jié)構(gòu)件高效銑削穩(wěn)定性研究

宋宜德  

【摘要】： 整體薄壁框體結(jié)構(gòu)件具有重量輕、強度高、動力性能好等一系列優(yōu)點,廣泛應用于航空、電子、模具等工業(yè)領域。由于其具有薄壁、變厚度、曲面曲線結(jié)構(gòu)多、加工余量大等特點,加工過程容易發(fā)生顫振,加工質(zhì)量很難保證,加工效率難以提高。研究整體薄壁框體結(jié)構(gòu)件切削加工顫振問題與穩(wěn)定性問題具有重要意義。本文對薄壁多框結(jié)構(gòu)件銑削加工顫振機理及其穩(wěn)定性機理進行了深入的分析,推導了銑削加工三維顫振穩(wěn)定性模型,建立了動態(tài)分析有限元模型,進行了大量有限元模擬運算并與試驗結(jié)果進行了對比,最后進行了穩(wěn)定性仿真分析,得出了系列重要結(jié)論。本文具體研究內(nèi)容如下: 1.建立了薄壁件銑削加工動態(tài)力學模型。分別針對薄壁側(cè)壁和腹板建立了動態(tài)力學模型,重點建立了螺旋立銑刀(包括平刀和R刀)和牛鼻銑刀銑削加工薄壁腹板的動態(tài)力學模型,并進行了試驗驗證。在銑削力動態(tài)模型的基礎上,建立了考慮機床-刀具-工件系統(tǒng)動態(tài)特性的薄壁件銑削加工系統(tǒng)動力學模型,為更精確地預測銑削力及分析加工振動及其穩(wěn)定性奠定了基礎。 2.對薄壁件銑削加工動態(tài)特性進行了深入研究。在前面建立的薄壁件銑削加工系統(tǒng)動力學模型的基礎上建立了薄壁件切削加工動態(tài)特性有限元分析模型,提出了一種簡化加載的薄壁件動態(tài)特性分析模型,以簡化模型為基礎進行了不同切削條件下切削過程中節(jié)點振動位移時域模擬,對模擬結(jié)果進行了評價,為制定正確的薄壁件切削加工工藝、開展更為復雜的動態(tài)分析奠定了基礎。 3.對薄壁多框結(jié)構(gòu)件進行了模態(tài)分析。按照加工順序分別對不同的加工階段進行了模態(tài)分析,得到了工件在不同加工階段的模態(tài)參數(shù),為后面穩(wěn)定性分析提供了依據(jù)。 4.對切削加工顫振理論進行了研究。分析了顫振產(chǎn)生的原理以及顫振的基本特征,并在此基礎上給出了穩(wěn)定性的定義和高速銑削穩(wěn)定性判據(jù)。 5.對高速銑削薄壁件的穩(wěn)定性理論進行了研究�；谝呀⒌目紤]再生顫振的牛鼻銑刀銑削力模型,系統(tǒng)地研究了高速銑削的切削穩(wěn)定性問題,給出了高速銑削穩(wěn)定性判據(jù)和軸向極限切深的解析解和時域解法,由穩(wěn)定性極值解析解繪出穩(wěn)定性圖,并基于穩(wěn)定性圖分析了工件動態(tài)特性以及機床動態(tài)特性對切削穩(wěn)定性的影響規(guī)律。 本文的研究工作對實現(xiàn)薄壁框體結(jié)構(gòu)件無顫振高效銑削具有重要指導意義。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TG54
【目錄】：

摘要3-4

Abstract4-10

論文中主要符號及意義10-13

1 緒論13-20

1.1 課題研究背景與意義13-14

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18

1.2.1 薄壁件銑削加工力學模型研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀14-15

1.2.2 薄壁件加工顫振研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀15-16

1.2.3 薄壁件切削加工穩(wěn)定性研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀16-18

1.3 本文的研究方法18

1.4 本文的研究內(nèi)容18-20

2 基于薄壁件切削加工穩(wěn)定性分析的動力學建模20-39

2.1 立銑的特點20-21

2.2 基于薄壁側(cè)壁加工穩(wěn)定性的動力學模型21-24

2.3 基于薄壁腹板加工穩(wěn)定性的動力學模型24-36

2.3.1 模型的約束條件25

2.3.2 螺旋立銑刀加工瞬態(tài)切削力建模25-28

2.3.3 考慮刀尖圓角半徑(R刀)的瞬態(tài)切削力建模28-30

2.3.4 牛鼻銑刀的動態(tài)切削力建模30-34

2.3.5 牛鼻銑刀動態(tài)力學模型的試驗驗證34-36

2.4 薄壁件銑削系統(tǒng)動力學建模36-38

2.5 本章小結(jié)38-39

3 基于加工穩(wěn)定性的薄壁件銑削動態(tài)特性有限元分析39-76

3.1 薄壁件加工振動有限元分析概述39-40

3.2 薄壁結(jié)構(gòu)件幾何模型40-41

3.3 薄壁多框結(jié)構(gòu)件模態(tài)分析41-45

3.3.1 模態(tài)分析概述41

3.3.2 薄壁多框結(jié)構(gòu)件模態(tài)分析過程41-45

3.4 薄壁結(jié)構(gòu)件有限元分析關(guān)鍵技術(shù)45-48

3.4.1 薄壁結(jié)構(gòu)件有限元立銑分析過程45-47

3.4.2 有限元模擬過程中材料去除方式47

3.4.3 有限元模擬過程中力的加載方式47-48

3.5 薄壁件銑削動態(tài)特性有限元模擬48-75

3.5.1 銑削加工動態(tài)有限元分析模型48-50

3.5.2 薄壁腹板銑削動態(tài)特性有限元模擬50-63

3.5.3 薄壁側(cè)壁銑削動態(tài)特性有限元模擬63-75

3.6 本章小結(jié)75-76

4 薄壁結(jié)構(gòu)件切削振動及其穩(wěn)定性研究76-97

4.1 切削振動理論76-79

4.1.1 機械加工中的振動及其穩(wěn)定性76-77

4.1.2 產(chǎn)生振動的原理及其基本特征77-79

4.2 銑削加工穩(wěn)定性的研究79-88

4.2.1 穩(wěn)定性的定義79-80

4.2.2 穩(wěn)定性判別定理80-81

4.2.3 銑削加工顫振及其穩(wěn)定性研究81-84

4.2.4 銑削加工穩(wěn)定性判據(jù)84

4.2.5 銑削加工穩(wěn)定性極值解析解84-86

4.2.6 銑削加工顫振穩(wěn)定域時域求解86-88

4.3 基于穩(wěn)定性圖的銑削穩(wěn)定性仿真分析88-93

4.3.1 切削穩(wěn)定性圖88-89

4.3.2 模態(tài)參數(shù)對切削穩(wěn)定性影響分析89-93

4.3.3 薄壁多框結(jié)構(gòu)件加工過程穩(wěn)定性分析93

4.4 牛鼻銑刀加工顫振穩(wěn)定性圖試驗驗證與分析93-95

4.5 薄壁零件三維穩(wěn)定性圖95-96

4.6 本章小結(jié)96-97

5 總結(jié)與展望97-99

5.1 總結(jié)97-98

5.2 展望98-99

致謝99-100

參考文獻100-104

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