椭圆振动辅助切削微织构的轨迹生成与过程仿真研究

发布时间：2022-01-14 22:49

　　针对目前微织构加工中存在的加工精度低、加工周期长等问题,本文以仿生微织构中典型的凹坑状织构和沟槽状织构为研究对象,设计了一种基于椭圆振动辅助切削技术的微织构加工轨迹规划方法,对仿生微织构的数字化建模、回转类基准面上微织构加工轨迹补偿和形貌仿真、微织构加工过程的有限元仿真和椭圆振动辅助切削微织构实验进行了研究。论文的主要研究内容和成果如下所示:（1）构建了仿生微织构的数字化模型。以蜣螂头部和背部大量存在的凹坑型结构为基础,建立了呈直线、折线两种不同分布方式的凹坑状织构的数学模型;对鲨鱼皮表面盾鳞结构进行形态分析和减阻特性验证,并采用最小二乘法对沟槽进行函数拟合及数学分析,建立了沟槽状织构的数学模型。（2）研究并设计了一种基于椭圆振动辅助切削加工微织构的轨迹规划方法。通过对回转类基准曲面上刀触点投影时的等角度特性和共振式椭圆振动装置共振频率恒定特征建立联系,设计了回转曲面上椭圆振动切削加工微织构的轨迹规划方法,并通过轨迹补偿提高了微织构的加工精度,最后建立椭圆振动辅助切削微织构形貌仿真系统,对微织构的加工轨迹进行验证,并分析了加工参数对微织构形貌的影响。（3）对微织构加工过程进行有限元仿真... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表面微织构的形态

作用[40]，如图1.4所示。并且椭圆振动切削形成的切屑呈短碎状，如图1.5所示。1995年，MoriwakiT & Shamoto[41]首先根据椭圆振动切削原理，研制出了二维共振型的椭圆振动辅助切削装置，通过对装置上的两组对称分布的压电陶瓷片施加额定频率和相位差的激励信号产生激励位移，并通过变幅杆或柔性铰链的放大作用实现刀具的高频椭圆运动。刀具工 件刀具轨迹tFcFRF刀具工 件切 屑刀具轨迹（a）普通切削刀 具工 件切屑tFcFRF刀具轨迹ABCDE刀 具工 件切 屑ABCDE刀具轨迹P1P2（b）椭圆振动辅助切削图 1. 4 不同切削方式下的切屑受力图

成为了人类各种技术发明的思想源泉。随着人类对大自然的认生学作为一门独立性学科，对人类认识自然，进而改造自然具有十分重要的研究表明，自然界中存在着大量的微米级或纳米级的特殊结构，这些微结构能，如通过在显微镜下对蜣螂头部和背部进行观察，发现存在着大量的微凹坑状的结构，使得蜣螂在粘性较高的湿润土壤中爬行时，粘土对蜣螂身体的粘如[48]；鲨鱼皮表面存在着大量的顺流向分布的盾鳞结构，有效的减少了鲨鱼力，并抑制了鲨鱼皮肤表面处涡流的产生，使得鲨鱼成为游泳速度最快的海上这些动植物身上存在的微结构及所表现出来的减阻特性，在节能、减阻及具有重要的研究意义和应用前景。（a）蜣螂及其背部的凹坑状织构

【参考文献】：
期刊论文
[1]鲨鱼皮减阻结构的几何建模与数值分析[J]. 谢峰,王秀英,雷小宝.  系统仿真学报. 2014(07)
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[3]闪耀光栅原理及其应用[J]. 张发国,喻洪麟.  重庆文理学院学报(自然科学版). 2008(01)
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博士论文
[1]表面织构刀具切削钛合金的基础研究[D]. 苏永生.南京航空航天大学 2015
[2]光学自由曲面三维椭圆振动切削：刀具路径生成及对加工表面质量影响[D]. 李迎春.吉林大学 2014

硕士论文
[1]基于超声椭圆振动辅助的表面微织构切削加工技术研究[D]. 史桂林.南京航空航天大学 2016
[2]光学自由曲面单点金刚石超精密车削理论与技术研究[D]. 于慧娟.吉林大学 2015
[3]超声椭圆振动切削工作头的研究[D]. 赵永亭.东北大学 2014
[4]仿生减阻表面的数值研究[D]. 李天然.大连理工大学 2012
[5]表面微织构刀具切削钛合金的试验研究[D]. 王亮.南京航空航天大学 2012



本文编号：3589364