基于HTM预测铣削稳定性的铣刀侧刃空间分布优化设计研究

发布时间：2023-02-18 16:14

　　伴随着航空航天、新能源汽车以及国防等领域的不断拓展,制造业对部分关键零部件的加工效率和表面质量提出了更高标准。这些高标准的零部件多需要通过侧铣加工来完成。因此,侧铣加工作为一种有效去除材料的途径,成为当今制造业应用最广泛的生产加工方式之一。在保证加工稳定的基础上,通过设计高性能的刀具,可以更快、更高效的完成高质量产品。为此,本文通过分析铣刀侧刃空间结构,建立铣削动力学模型并提出了更快稳定性预测的方法,同时对铣刀的侧刃空间分布进行研究和优化,以提高铣削加工效率,具体内容如下:1、探究铣刀侧刃空间结构与切削工件的位置关系,通过刀刃圆周加工展开示意图,建立铣刀每条侧刃上容屑角与螺旋角的关系方程;结合再生因子,对比分析传统立铣刀和非均匀螺旋角铣刀对再生颤振的影响,为实现铣刀侧刃空间结构分布优化奠定了基础。2、建立传统立铣刀含螺旋角效应的铣削动力学模型,并通过对非均匀螺旋角铣刀的轴向微元划分,建立非均匀螺旋角铣刀动力学模型;以增强摄动同伦法(EMHPM)求解非线性微分方程的可行性为基础,提出了快速预测铣削动态系统稳定性的同伦转换法(HTM),包括一阶HTM和二阶HTM,理论对比结果表明:相比于传...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 侧铣加工及铣刀侧刃空间分布的研究
        1.3.2 立铣刀侧铣过程中切削力建模
        1.3.3 立铣刀侧铣过程中的振动
        1.3.4 立铣刀铣削动态系统稳定性分析及叶瓣图简介
        1.3.5 立铣刀侧铣过程中颤振抑制及控制
    1.4 本文主要研究内容
2 侧铣过程中铣刀空间结构分析
    2.1 引言
    2.2 传统立铣刀的侧刃空间分布
    2.3 非均匀螺旋角铣刀的侧刃空间分布
    2.4 铣刀侧刃空间分布对再生颤振的影响
    2.5 小结
3 基于铣削动力学建模的同伦转换法(HTM)稳定性预测
    3.1 引言
    3.2 传统立铣刀铣削动力学模型
        3.2.1 传统立铣刀瞬时未变形切削厚度模型
        3.2.2 传统立铣刀动态切削力模型
        3.2.3 考虑螺旋角效应的传统立铣刀动态切削力模型
    3.3 非均匀螺旋角铣刀铣削动力学模型
        3.3.1 非均匀螺旋角铣刀的微元划分
        3.3.2 非均匀螺旋角铣刀的动力学模型
        3.3.3 非均匀螺旋角铣刀瞬时未变形切削厚度模型
        3.3.4 非均匀螺旋角铣刀动态切削力模型
    3.4 增强摄动同伦法(EMHPM)及同伦转换法(HTM)转换条件
        3.4.1 求解非线性微分方程的增强摄动同伦法(EMHPM)
        3.4.2 同伦转换法(HTM)的转换条件
        3.4.3 铣削动力学方程的同伦转换
    3.5 HTM快速预测铣削稳定性
        3.5.1 一阶HTM预测传统立铣刀的铣削稳定性
        3.5.2 二阶HTM预测传统立铣刀的铣削稳定性
        3.5.3 理论模型验证
    3.6 基于二阶HTM预测非均匀螺旋角铣刀铣削稳定性
    3.7 非均匀螺旋角铣刀动力学模型验证
        3.7.1 铣削系统的模态实验
        3.7.2 铣削力系数识别实验
        3.7.3 铣削稳定性叶瓣图的构建
        3.7.4 铣削稳定性叶瓣图实验验证
    3.8 小结
4 基于铣削稳定性的立铣刀侧刃空间分布优化
    4.1 引言
    4.2 传统立铣刀的稳定性域构建
    4.3 非均匀螺旋角铣刀的稳定性域构建
    4.4 侧刃优化前后的铣刀稳定性域分析
    4.5 小结
5 框类薄壁件试验验证
    5.1 引言
    5.2 试验前序工作
        5.2.1 试验模型
        5.2.2 试验材料及准备
    5.3 框类薄壁件铣削试验
    5.4 试验结果分析
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3745290