铝合金薄壁零件铣削加工仿真分析与试验研究

摘要

铝合金薄壁零件是汽车制造生产过程中非常重要的零件，但由于薄壁的存在，导致其刚度较低，在铣削加工过程中薄壁部分很容易发生变形，使用传统的铣削加工，难以保证薄壁零件的表面质量。本文建立了在铝合金薄壁件铣削加工过程中铣削力的理论模型，并进行了在铣削加工的仿真分析。使用ANSYS有限元分析软件进行了铝合金薄壁件的模态分析，并在模态分析的基础上进行了在铣削加工状态下不同载荷力的谐响应分析。最后通过试验对铣削力的理论模型进行了验证和修正，并根据试验结果结合模态分析和谐响应分析，总结出了铝合金薄壁件铣削加工的优化参数，用于指导实际生产中的薄壁零件的铣削加工。
　　首先，在经典铣削力理论的基础上，考虑切屑厚度的尺寸和有效的前角对铣削力的重要影响，建立了铣削力模型。使用Matlab软件在铣削加工的条件下，对建立的铣削力模型进行仿真，并通过实验对建立的铣削力模型进行验证和系数修正。
　　其次，使用ANSYS有限元分析软件对铝合金薄壁件进行了模态分析，并在此基础上对其进行了在铣削加工条件下的不同载荷力的谐响应分析。根据分析的结果可以得到铝合金薄壁件的固有频率，并可以得到在铣削加工的条件下，不同铣削力作用下，铝合金薄壁件薄壁部分的谐响应，有助于指导铣削参数的合理选择。
　　最后，通过铣削力试验，首先对铣削力模型进行了参数修正和试验验证。其次结合铝合金薄壁件的模态和谐响应分析，通过对铝合金薄壁件的铣削加工正交实验和单因素试验，研究了铣削参数对铝合金薄壁件的加工精度和表面质量的影响，得到了铝合金薄壁件铣削过程中铣削参数的优化匹配原则，这对于铝合金薄壁件的铣削加工具有实际的指导意义。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2铣削力模型的研究进展

1.3薄壁零件的加工方法

1.4本论文研究内容与方法

1.5本章小结

第二章 铝合金薄壁零件铣削发生变形的机理分析

2.1影响铝合金薄壁零件加工过程中发生变形的因素

2.2铝合金薄壁零件加工过程中产生变形的原因分析

2.3铝合金薄壁零件铣削过程中变形的特点及其影响

2.4铣削参数对铣削过程中零件尺寸的影响

2.5提升铝合金薄壁件加工精度的方法

2.6本章小结

第三章 铣削力预测模型的建立及Matlab仿真分析

3.1铣削力产生的加工误差机理

3.2铣削力模型的建立

3.3铣削力预测模型系数的估计

3.4不同切削参数对铣削力的影响及仿真分析

3.5本章小结

第四章 铝合金薄壁零件铣削有限元仿真分析

4.1振动模态和谐响应分析背景

4.2有限元ANSYS的仿真分析

4.3结果分析

4.4本章小结

第五章 铝合金薄壁零件铣削加工试验研究

5.1校正铣削力模型试验

5.2铝合金薄壁零件铣削加工正交试验

5.3铝合金薄壁零件铣削加工单因素试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

答辩决议书