基于加工变形与振动控制的多框结构件高效铣削加工机理研究

摘要

多框结构件以其重量轻、强度高等优点，广泛应用于航空、航天、电子等工业中，但多框结构件在切削加工过程中容易发生加工变形和加工振动，加工精度与表面质量很难保证，加工效率很难提高，这极大地影响了产品竞争力与企业的经济效益。研究多框结构件的加工变形和加工振动问题具有重要的意义。本文具体研究内容如下： 1.研究了多框结构件铣削加工力学模型。在参考国内外现有的力学模型基础上，改进了考虑刀尖圆角半径对切削力影响的铣削加工力学模型，并进行了试验验证。 2.研究了多框结构件在弹性变形影响下的加工变形。建立了考虑弹性变形影响下的加工变形分析有限元模型；以此为基础，对侧壁在不同切削参数下的铣削加工变形进行了模拟，同时对腹板在不同走刀路径和不同加工顺序下的加工变形进行了模拟，并对模拟结果进行了讨论。 3.研究了多框结构件在残余应力影响下的加工变形。建立了考虑残余应力影响下的加工变形分析有限元模型；以此为基础，对多框结构件在残余应力影响下不同走刀路径和不同加工顺序的加工变形进行了模拟，并对模拟结果进行了讨论。 4.研究了多框结构件铣削加工动态特性。对多框结构件进行了模态分析，得出了工件的模态参数，对模态结果进行了分析；建立了用于多框结构件铣削加工动态特性分析的有限元模型，以此为基础，对不同加工参数下的多框结构件铣削加工振动问题进行了分析与讨论。 5.研究了多框结构件高效精密加工工艺。在前面研究的基础上，分析、总结、提出了多框结构件高效精密加工工艺。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.2.1多框结构件铣削加工变形的国内外研究现状

1.2.2多框结构件铣削加工振动的国内外研究现状

1.3本文的研究内容

1.4本章总结

2多框结构件铣削加工过程变形与振动分析模型

2.1力学模型的建立

2.1.1力学模型的研究现状

2.1.2 Kline建立的力学模型

2.1.3考虑刀尖圆角半径时力学模型创建

2.1.4基于刀尖圆角半径力学模型的受力状态分析与验证

2.2多框结构件加工过程分析有限元模型

2.2.1有限元概述

2.2.2几何模型

2.2.3变形分析有限元模型

2.2.4振动分析有限元模型

2.3本章总结

3多框结构件铣削加工变形研究

3.1切削力弹性让刀变形

3.1.1侧壁加工变形分析

3.1.2腹板加工变形分析

3.2残余应力加工变形

3.2.1不同走刀路径下变形对比

3.2.2不同加工顺序下变形对比

3.2.3减小残余应力对变形影响的措施

3.3本章总结

4多框结构件铣削加工动态特性研究

4.1切削振动理论

4.1.1机械加工中的振动

4.1.2产生颤振的原理

4.1.3再生颤振稳定性研究

4.2多框结构件模态分析

4.2.1模态分析介绍

4.2.2模态分析过程

4.3腹板铣削加工动态分析

4.3.1动态分析参数的计算

4.3.2不同转速下的动态特性分析

4.3.3不同ap下动态特性分析

4.3.4刀具圆角半径对腹板动态特性的影响

4.4侧壁铣削加工动态分析

4.5本章总结

5基于加工变形与振动控制的加工工艺

5.1基于加工变形控制的工艺策略

5.1.1基于加工变形控制的侧壁加工策略

5.1.2基于加工变形控制的腹板加工策略

5.2基于振动控制的工艺策略

5.2.1基于振动控制的侧壁加工策略

5.2.2基于振动控制的腹板加工策略

5.3多框结构件高效精密加工工艺策略

5.3.1刀具参数的选择

5.3.2铣削参数的选择

5.3.3走刀策略的选择

5.4本章总结

6结论与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献