镜像铣加工系统数值仿真研究

摘要

薄壁类结构目前已广泛应用于各个工业领域，尤其是航空航天领域。然而由于薄壁结构刚性较弱，在实际加工中容易因切削颤振、结构受力变形等不利影响，导致很难达到高的加工精度。针对薄壁件加工难题，本文从薄壁件的加工系统入手，分析研究了镜像铣这种新型的智能加工系统。镜像铣是一种面向加工大型薄壁件的加工中心，该系统主要由三个部分组成：铣削头、工件装夹装置和支撑头。不同于传统的加工中心，镜像铣系统在加工工件时，铣削头和支撑头分别处于工件的两侧，通过支撑头支撑工件来弥补其刚性不足的缺点，以此来减小加工中工件的振动和变形。为简化模型，本文以薄板为研究对象，进行了以下五方面的研究。
　　第一，根据镜像铣系统的加工特点进行了模型简化，将支撑简化为弹簧阻尼单元，建立了刀具、工件、支撑的动力学模型；
　　第二，建立了球头铣刀铣削力模型，采用差分法求解薄板模态频率和振型函数；
　　第三，分析了薄板在镜像铣系统中不同边界条件、铣削参数、支撑方式下的强迫振动情况；
　　第四，分析研究了镜像铣包含两个真空吸附支撑头时的支撑头路径规划，提出了结合人工神经网络和遗传算法的优化流程；
　　第五，设计搭建了镜像铣力学仿真实验平台，并对支撑头的抑振效果进行了实验研究。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景、来源及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容和结构安排

第二章镜像铣振动模型

2 .1 镜像铣模型概述

2.2 铣削力建模

2.3 薄板振动差分解法

2.4 镜像铣振动模型建立

2.5 实例求解与分析

2 .6 本章小结

第三章 镜像铣系统支撑部件路径规划

3.1 镜像铣支撑头轨迹问题

3.2 优化目标

3.3 优化过程

3 .4 支撑头路径优化实例

3 .5 人工神经网络

3.6 实例分析

3.7 本章小结

第四章 镜像铣振动仿真实验台搭建与实验研究

4 .1 镜像铣仿真实验台设计

4.2 镜像铣振动抑制实验

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢