薄壁件铣削多模态耦合稳定性预测与时频变换颤振监测研究

发布时间：2021-08-23 23:13

　　由于薄壁件重量轻、比强度高,被广泛应用于航空航天、汽车、模具、能源以及轨道交通等众多领域。薄壁件具有薄壁弱刚性、变截面厚度、弯掠特性和展开不规则特性等四个典型结构特征,以及边界特性、时变特性、模态耦合特性和位置依赖特性等四个切削特性。因此,在薄壁件的切削过程中会出现剧烈的振动甚至颤振,严重影响切削表面质量,缩短刀具寿命,降低加工效率。本文深入研究了薄壁件铣削系统的多模态耦合稳定性预测和时频变换颤振监测,提出了适用于模态耦合效应的薄壁件铣削稳定性预测的模态耦合法,并提出利用cmor连续小波变换和参数化时频变换对铣削声信号进行颤振监测,实现了薄壁件铣削位置依赖特性系统的高精度稳定性预测、高效在线颤振监测以及精准颤振监测,为高效高精薄壁件铣削的参数优选与加工稳定性控制提供前提条件。首先,针对薄壁件铣削系统的多模态耦合特性,本论文提出一种模态耦合稳定性预测方法。基于薄壁件多模态耦合效应作用机制,探讨了薄壁件前几阶模态的耦合作用规律,建立了薄壁件铣削的位置依赖动力学模型,提出一种适用于具有位置依赖特性和模态耦合效应的薄壁件铣削稳定性预测方法,并通过与单模态法、最小包络法的比较,证明模态耦合法在薄... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２航空发动机薄壁件的结构特性??

极易产生加工变形，因此在薄壁工件切削中，薄壁件一直被视为柔性零件，通过??选择悬伸较短的铣刀，降低振动的发生几率，因此，薄壁件加工中，刀具被视为??是刚性零件。薄壁工件的铣削系统动力学模型如图２－ｌ（ａ）所示。??铣削过程的动力学方程是铣削稳定性分析的基础。作用在刀具上的切削力可??以表示为［３３］：??ＵＪ?ＬａＡ（〇?？ａ（〇ＪＬａｖＪ??式中，是铣削轴向切深，⑴－ｘ（卜兴／－７）。??另外，时变方向动态铣削力系数可表示为：??１３??

?２．１．２薄壁件铣削系统控制方程??长，宽，高分别为％?ｈ?Ａ的半固支悬臂薄壁件的铣削模型如图２－２所示，??考虑材料移除作用，则切削后薄壁件的能量为原始工件的能量与所移除材料的能??量的差。因此，工件的动能为［１４］：??Ｔ?＝?￣Ｊ＊Ｊ＂?ｈｗ２ｄｘｄｙ－＾－＾?ｗ２ｃｂｃｄｙ?（２－６）??式中，Ｐ为材料的密度，Ｗ为沿；Ｃ方向的位移，心为被移除材料的厚度。ｄ为原始??薄壁件平面上的面积，」心）为铣削过程中平面上被移除材料的面积。??Ｉ切削路径?“??移除部分Ｉ?ｆ??ＩＩ??图２－２薄壁件铣削材料移除模型??在铣削过程中，薄壁件的应变能为：??ｆ＝２（Ｔｖ）Ｗ?ｈ＇?＾＋＋２ｍｗ－ｗ＾＋２（１?￣??Ｄ?，?（２－７）??Ｉｆ？＋＜＋２／／ｕ．及＋２（１—办??Ｚ?ＭＯ??式中，／／为泊松比，认为移除材料的弯曲刚度，艮Ｐ：??Ｅｈ７


本文编号：3358776