薄壁件数控铣削加工切削力及变形误差分析

摘要

由于整体薄壁结构零件比强度高、相对重量较轻等优点，在航空工业、电子工业等领域运用越来越广泛。薄壁件的数控加工变形是其制造技术中影响加工精度与质量的关键因素，本文基于薄壁件数控铣削加工技术的需要和发展现状，对薄壁件数控铣削加工切削力及变形误差进行了分析。主要研究内容如下： ⑴基于铝合金材料LY12CZ为研究对象，从金属切削原理入手，分析薄壁件加工变形机理。论文对国内外现有的力学模型进行了分析总结，通过选择合理的薄壁件力学模型，以加工薄壁板侧壁为例，进行了力学数值比较，建立静态力学模型预测铣削力。从而，为本文的研究薄壁件切削变形提供铣削力学模型。 ⑵基于提出的铣削力模型，分析薄壁件结构特征及具体加工工艺，建立薄壁件铣削变形有限元分析模型。针对不同几何尺寸的典型薄壁件，利用ANSYS10．0进行薄壁件加工误差计算，在不同切削参数组下进行铣削加工试验，验证铣削力模型和有限元仿真的有效性。 ⑶在理论分析和数值计算的基础上，通过分析数值计算结果，获得薄壁件铣削变形规律，并在不同切削参数组下进行铣削加工，验证了变形规律的有效性，为控制变形及切削用量优化奠定基础。 ⑷讨论了以薄壁件加工最高生产率（单件平均最短生产时间）作为目标优化函数，进行切削用量的优化选择，并对薄壁件铣削加工的变形补偿策略进行讨论和实验验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文研究背景

1.2国内外现状综述

1.2.1铣削力建模技术研究

1.2.2铣削加工变形分析及有限元仿真研究

1.3论文研究的意义与目的

1.3.1论文研究的意义

1.3.2论文研究的目的

1.4论文的研究方案及主要研究内容

1.5论文的章节安排

2薄壁件切削基本理论及分析软件

2.1薄壁件切削过程的基本规律

2.1.1薄壁件切削过程的变形

2.1.2薄壁件铣削过程的铣削力

2.2有限元法基本理论

2.2.1有限元法基本简介

2.2.2有限元基本理论与方法

2.3有限元分析软件ANSYS

2.3.1 ANSYS技术体系

2.3.2ANSYS论文应用

2.4本章小结

3铣削力模型理论分析

3.1薄壁件铣削力模型的选择

3.2切削用量对切削力力学模型影响分析

3.2.1铣削双因素对各个力学模型的影响

3.2.2铣削单因素对各个力学模型的影响

3.3本章小结

4 薄壁件加工变形有限元分析及试验验证

4.1薄壁件加工变形有限元分析

4.1.1薄壁件加工变形有限元分析过程

4.1.2有限元变形分析中力的加载

4.1.3薄壁件加工变形有限元分析过程关键技术讨论

4.1.4薄壁件加工变形有限元分析数据导出

4.2薄壁件加工变形试验验证分析

4.2.1铣削实验方案

4.2.2铣削实验总结

4.2.3铣削有限元变形分析与实验数据比较

4.3本章小结

5基于有限元分析的薄壁件切削用量优化选择

5.1概述

5.2ф4立铣刀精加工变形随切削用量变化规律

5.2.1铣削变形随切削用量S变化规律

5.2.2铣削变形随切削用量f变化规律

5.2.3铣削变形随切削用量ae变化规律

5.2.4铣削变形随切削用量ap变化规律

5.3薄壁件铣削用量的优化选择及加工误差补偿方式讨论

5.3.1薄壁件正交试验结果分析—极差分析法

5.3.2薄壁件铣削用量的优化选择讨论

5.3.3薄壁件铣削加工误差补偿方式讨论

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢