中空铝合金结构铣削有限元仿真及加工参数优化
发布时间：2022-08-12 10:17
中空铝合金结构具有结构轻、强度高、力学性能稳定、隔音效果好等优点,越来越多地应用于高速列车车体的制造中,有效减轻了车体的自身重量,提高了其运载能力。但是中空铝合金结构由于其弱刚性,在铣削加工中存在加工稳定性低,加工变形严重等问题。本文通过有限元法对6005A中空铝合金结构的铣削过程进行研究,分析加工参数对切削过程中切削力、切削温度和加工变形的影响规律,并对加工参数进行优化。本文的主要内容和结论如下:（1）研究了车体薄壁中空结构铝合金材料的性能和加工工艺,分析了 6005A铝合金材料的本构模型、失效准则以及铣削加工的切屑分离准则。基于ABAQUS有限元仿真软件建立了中空铝合金结构铣削加工三维有限元模型,并验证了模型的准确性。对中空铝合金结构铣削仿真加工过程进行了分析,得出随加工时间的变化,刀具在加工不同角度筋板时的切削力变化和切削热的分布规律,以及工件的应力应变的分布状况。（2）针对中空铝合金结构铣削过程中加工参数对切削力、切削温度和工件加工变形的影响规律进行了单因素仿真分析。随着主轴转速的增加,切削热增加,刀具去除材料受到的阻力减小,加工变形减小,但切削力的波动变大,切削力的稳定性降低...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外相关领域研究现状
1.2.1 铝合金铣削加工研究现状
1.2.2 铣削加工有限元仿真研究现状
1.3 课题研究意义及主要研究内容
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 课题的研究内容
第二章 中空铝合金结构铣削过程有限元建模与分析
2.1 中空铝合金结构铣削加工过程分析
2.2 铣削加工三维有限元建模
2.2.1 本构模型
2.2.2 失效准则和分离准则的选取
2.2.3 有限元模型的建立
2.2.4 铣削加工有限元模型验证
2.3 铣削仿真过程分析
2.3.1 铣削力变化历程分析
2.3.2 铣削温度的分布变化情况分析
2.3.3 应力和应变分布状态分析
本章小结
第三章 加工参数对中空铝合金结构铣削加工的影响分析
3.1 加工参数对切削力的影响规律分析
3.1.1 主轴转速对切削力的影响
3.1.2 每齿进给量对切削力的影响
3.1.3 背吃刀量对切削力的影响
3.2 加工参数对切削温度的影响规律分析
3.2.1 主轴转速对切削温度的影响
3.2.2 每齿进给量对切削温度的影响
3.2.3 背吃刀量对切削温度的影响
3.3 加工参数对工件加工变形的影响规律分析
3.3.1 主轴转速对工件加工变形的影响
3.3.2 每齿进给量对工件加工变形的影响
3.3.3 背吃刀量对工件加工变形的影响
本章小结
第四章 基于正交实验法的中空铝合金结构铣削参数优化
4.1 优化方案设计
4.2 切削参数优化分析
4.2.1 切削力结果分析
4.2.2 切削温度结果分析
4.2.3 切削变形结果分析
4.3 多目标优化结果及验证
4.3.1 多目标矩阵分析
4.3.2 优化结果验证
本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高铁动车组车用6005A铝合金型材生产工艺[J]. 邢阳,满士国,张永平,何家金. 福建冶金. 2018(06)
[2]6061铝合金高速铣削切削参数对表面粗糙度的影响分析[J]. 谢黎明,张威,靳岚. 机械设计与制造工程. 2018(03)
[3]高速列车车体铝合金高筋立铣加工铣削力实验[J]. 韩振军,王忠平,杜广,王泰吉. 机械设计与制造. 2018(03)
[4]铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究[J]. 蔡明,巩亚东,于宁,高奇. 东北大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]铣削参数变化对铝合金薄侧壁件加工变形的影响[J]. 徐玉东,韩运华. 吉林化工学院学报. 2017(11)
[6]航空铝合金薄壁零件高速加工铣削力[J]. 王凌云,黄红辉,谢志江. 中南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[7]7075航空铝合金铣削力模型试验[J]. 李丹,孙会来,赵方方. 工具技术. 2017(05)
[8]基于轻量化及刚度的铝合金车体承载结构参数选择研究[J]. 贺小龙,张立民,鲁连涛,邱飞力,田爱琴. 铁道学报. 2016(11)
[9]高速铣削铝合金7055铣削力和铣削温度的仿真研究[J]. 田荣鑫,姚倡锋,武导侠. 航空制造技术. 2016(06)
[10]铁路客车车体结构轻量化研究[J]. 阎锋. 国外铁道车辆. 2016(01)
博士论文
[1]薄壁件高速铣削三维稳定性及加工变形研究[D]. 汤爱君.山东大学 2009
硕士论文
[1]AL6063铝型材挤压变形机理研究及工艺参数优化[D]. 库国辉.长春工业大学 2018
[2]钢轨材料铣削有限元仿真及加工参数优化研究[D]. 唐尚.湖南大学 2018
[3]蜂窝材料结构的静动力学性能数值仿真[D]. 曹雯议.天津大学 2014
[4]铝合金薄壁零件铣削加工仿真分析与试验研究[D]. 田庆.上海交通大学 2014
[5]6005A铝合金车体结构件高速铣削工艺的优化[D]. 王强.大连交通大学 2013
[6]6061铝合金薄壁件铣削加工试验研究与参数优选[D]. 孙嘉继.上海交通大学 2011
本文编号：3675695
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外相关领域研究现状
1.2.1 铝合金铣削加工研究现状
1.2.2 铣削加工有限元仿真研究现状
1.3 课题研究意义及主要研究内容
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 课题的研究内容
第二章 中空铝合金结构铣削过程有限元建模与分析
2.1 中空铝合金结构铣削加工过程分析
2.2 铣削加工三维有限元建模
2.2.1 本构模型
2.2.2 失效准则和分离准则的选取
2.2.3 有限元模型的建立
2.2.4 铣削加工有限元模型验证
2.3 铣削仿真过程分析
2.3.1 铣削力变化历程分析
2.3.2 铣削温度的分布变化情况分析
2.3.3 应力和应变分布状态分析
本章小结
第三章 加工参数对中空铝合金结构铣削加工的影响分析
3.1 加工参数对切削力的影响规律分析
3.1.1 主轴转速对切削力的影响
3.1.2 每齿进给量对切削力的影响
3.1.3 背吃刀量对切削力的影响
3.2 加工参数对切削温度的影响规律分析
3.2.1 主轴转速对切削温度的影响
3.2.2 每齿进给量对切削温度的影响
3.2.3 背吃刀量对切削温度的影响
3.3 加工参数对工件加工变形的影响规律分析
3.3.1 主轴转速对工件加工变形的影响
3.3.2 每齿进给量对工件加工变形的影响
3.3.3 背吃刀量对工件加工变形的影响
本章小结
第四章 基于正交实验法的中空铝合金结构铣削参数优化
4.1 优化方案设计
4.2 切削参数优化分析
4.2.1 切削力结果分析
4.2.2 切削温度结果分析
4.2.3 切削变形结果分析
4.3 多目标优化结果及验证
4.3.1 多目标矩阵分析
4.3.2 优化结果验证
本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高铁动车组车用6005A铝合金型材生产工艺[J]. 邢阳,满士国,张永平,何家金. 福建冶金. 2018(06)
[2]6061铝合金高速铣削切削参数对表面粗糙度的影响分析[J]. 谢黎明,张威,靳岚. 机械设计与制造工程. 2018(03)
[3]高速列车车体铝合金高筋立铣加工铣削力实验[J]. 韩振军,王忠平,杜广,王泰吉. 机械设计与制造. 2018(03)
[4]铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究[J]. 蔡明,巩亚东,于宁,高奇. 东北大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]铣削参数变化对铝合金薄侧壁件加工变形的影响[J]. 徐玉东,韩运华. 吉林化工学院学报. 2017(11)
[6]航空铝合金薄壁零件高速加工铣削力[J]. 王凌云,黄红辉,谢志江. 中南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[7]7075航空铝合金铣削力模型试验[J]. 李丹,孙会来,赵方方. 工具技术. 2017(05)
[8]基于轻量化及刚度的铝合金车体承载结构参数选择研究[J]. 贺小龙,张立民,鲁连涛,邱飞力,田爱琴. 铁道学报. 2016(11)
[9]高速铣削铝合金7055铣削力和铣削温度的仿真研究[J]. 田荣鑫,姚倡锋,武导侠. 航空制造技术. 2016(06)
[10]铁路客车车体结构轻量化研究[J]. 阎锋. 国外铁道车辆. 2016(01)
博士论文
[1]薄壁件高速铣削三维稳定性及加工变形研究[D]. 汤爱君.山东大学 2009
硕士论文
[1]AL6063铝型材挤压变形机理研究及工艺参数优化[D]. 库国辉.长春工业大学 2018
[2]钢轨材料铣削有限元仿真及加工参数优化研究[D]. 唐尚.湖南大学 2018
[3]蜂窝材料结构的静动力学性能数值仿真[D]. 曹雯议.天津大学 2014
[4]铝合金薄壁零件铣削加工仿真分析与试验研究[D]. 田庆.上海交通大学 2014
[5]6005A铝合金车体结构件高速铣削工艺的优化[D]. 王强.大连交通大学 2013
[6]6061铝合金薄壁件铣削加工试验研究与参数优选[D]. 孙嘉继.上海交通大学 2011
本文编号：3675695
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