基于工艺系统动态特性的管板钻削参数优化

摘要

核能作为21世纪公认的可持续发展的经济能源,有效地解决了能源问题对生产力发展的制约。蒸汽发生器是压水堆核电厂一回路、二回路的枢纽。管子支撑板是核电工业蒸汽发生器中的重要零部件,其钻孔数量多,位置精度高且需求量大,加工相对困难。本文围绕“管板多轴数控钻削加工中的振动问题”展开了全面的研究,对影响管子支撑板加工振动的各类因素进行研究,并建立了管板钻削加工的有限元响应预测模型,最后根据研究结果对加工进行优化,并通过实验和模型进行了验证。本文主要研究内容如下:
　　首先,针对广州东方重机所采用的管子支撑板多轴钻削加工系统进行分析,研究装夹系统及刀具系统对振动响应的影响。对装夹系统进行了设计,并在武重集团的ZK5540A两轴数控加工中心上搭建了的管板多轴加工实验系统。
　　其次,对钻孔过程中的钻削力进行研究,建立了钻削加工系统激励力预测模型;深入分析了钻削加工系统的特性,建立了管板钻削薄弱环节工装-零件系统的有限元模型,试验验证了模型的准确性,各阶固有频率偏差不超过10％,且模态振型相对应,可用于钻削振动的预测,为切削参数的选择是否合理进行仿真分析。
　　在以上研究的基础上,选择了合适的监测信号,并对钻入钻出过程中进行了对比分析,提出了钻入钻出的优化方案,并通过试验研究了多轴钻削时序和切削参数对加工振动和加工质量的影响,结合钻削振动仿真分析和试验,对切削参数进行了优化选择。

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1 绪论

1.1 课题概述

1.2 国内外研究概况

1.3 本文的主要研究内容及总体结构

2 管板多轴钻削加工系统分析

2.1 工艺系统需求分析及介绍

2.2 工艺系统动态特性研究

2.3 管板多轴钻削加工实验平台搭建

2.4 本章小结

3 基于加工系统有限元模型的响应仿真分析

3.1 有限元动力学分析

3.2 钻削力的建模

3.3 工艺系统建模

3.4 有限元动力响应预测

3.5 本章小结

4 管板多轴钻削工艺研究与优化

4.1 监测信号的选择及分析

4.2 不同钻削过程中工艺系统的响应分析

4.3 钻削参数的优化与选择

4.4 参数优化在动力响应预测模型中的验证

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献