基于动力学仿真的典型机匣零件高效切削变形控制与参数优化研究

发布时间：2020-10-28 04:07

　　 切削加工变形问题一直困扰着机械制造行业,航空机匣零件因其结构复杂、壁薄且多由难加工材料制成,其切削加工变形问题尤为突出。本论文提出了一种结合切削动力学仿真预测切削力及切削过程有限元分析预测加工变形的方法,并在此基础上通过合理安排关键工序的走刀次数及每次走刀的切削用量来降低加工变形量,从而实现在满足加工质量的前提下提高此类零件的加工效率。主要研究内容包括:首先,在系统分析国内外有关航空难加工薄壁零件切削加工变形产生机理及其补偿措施的基础上,针对机匣零件的高效切削加工,从航空难加工材料切削机理、切削动力学仿真、切削过程有限元分析和切削参数优化等方面进行了文献综述,提出了一种提高此类零件切削加工效率的方法。其次,简要阐述了切削加工过程动力学建模的基本方法、车削力形成机理、机械式车削力预测公式及车削过程稳定性分析方法,给出了车削加工动态切削力及颤振稳定性叶瓣图预测实例。第三,对以火焰筒内外环为代表的典型薄壁机匣零件进行了切削加工工艺性分析,根据其现有的切削加工工艺,从中确定了关键加工工序、典型加工特征及其详细的切削加工参数。最后,针对关键加工工序及典型加工特征,建立了简化的三维工件模型及其有限元分析模型,对给定切削参数下的切削力、加工变形量进行了预测,通过合理调整关键工序的走刀次数及其切削用量,在在不增加变形量的前提下,提高了其切削效率。验证试验与工件试切结果均证实,本文所提出的方法不仅可以提高薄壁机匣零件的切削加工效率,而且也能满足其加工精度要求。
【学位单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG506;V261.2
【部分图文】：

下面将从这五个方面进行文献综述。1.2.1 典型航空难加工材料切削性能研究迄今为止，三分之二的高温合金都被用于制造航空航天产品，如图1-2所示。典型的航空发动机机匣零件大多采用高温合金和钛合金材料，它们不仅具有良好的高温强度、耐腐蚀能力、抗疲劳强度、抗氧化性能、能在高温环境下承受很大

因此，通过车削过程建模实现切削测是进行切削参数优化的前提和基础。语和刀具之间产生相对运动，这种运动可速度及方向都是相对于工件来确定的。主运动，它导致刀具切入工件并将被切面。如图 2-1 所示，外圆车削时工件的旋运动由工件完成；对铣削、钻削和钻削动而运动，它能够使切削加工继续进行，，它可以是连续的或间隙的。同时也可以其消耗的功率低于主运动。

硕士学位论文的加工层，其参数定义如下： 切削厚度 h：相邻刀齿主切削刃运动轨迹间在基面内的距离，如图其切削厚度可表示为：h＝fzsin （ 切削宽度 b：铣削宽度是指主切削刃与工件切削面的接触长度，可：b =ap（宽度等于背吃刀量。与车削背吃刀量不同，它是被切削层在平行于铣测量得到的尺寸。 切削面积 A： 铣削时的切削面积可表示为：pA hb fa sin （
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘建强;赵慧凯;冯仑仑;李锋;;高温合金GH4169铣削加工的有限元模拟与铣削力试验分析[J];西安工业大学学报;2015年06期

2 张胜文;朱玉龙;张健;;基于工序质量信息的切削参数优化技术研究[J];机床与液压;2013年17期

3 温登哲;陈予恕;;航空发动机机匣动力学研究进展与展望[J];动力学与控制学报;2013年01期

4 曹宏瑞;陈雪峰;何正嘉;;主轴-切削交互过程建模与高速铣削参数优化[J];机械工程学报;2013年05期

5 吴红兵;贾志欣;刘刚;毕运波;董辉跃;;航空钛合金高速切削有限元建模[J];浙江大学学报(工学版);2010年05期

6 郑光明;赵军;宋新玉;崔晓斌;;陶瓷刀具切削镍基合金的三维数值模拟[J];组合机床与自动化加工技术;2010年03期

7 张青;陈志同;张平;王丽;;基于粒子群算法的切削参数优化及其约束处理[J];航空精密制造技术;2010年01期

8 李涛;顾立志;;金属切削过程有限元仿真关键技术及应考虑的若干问题[J];工具技术;2008年12期

9 肖茂华;何宁;李亮;刘海滨;;陶瓷刀具高速切削镍基高温合金沟槽磨损试验研究[J];中国机械工程;2008年10期

10 徐玲;杨丹;王时龙;聂建林;;基于进化神经网络的刀具寿命预测[J];计算机集成制造系统;2008年01期

本文编号：2859565