基于ANSYSWorkbench的变截面细长轴电解磨削分析与研究

发布时间：2018-12-11 22:43

【摘要】：在实际加工过程中,变截面细长轴由于自身刚度的问题容易产生径向变形,但轴的加工精度往往要求很高,由于传统电解加工方法很难达到其精度要求,因此并不能用常规的电解磨削方法对其进行加工。对于变截面细长轴容易变形的问题已经有了一种工艺方法——随动中极法电解磨削,在此基础上本文设计了一种新的工艺方法“可变载荷随动中极法”电解磨削,并对变截面细长轴的典型零件顶头零件进行加工分析。本文将从理论、力学模型、仿真以及试验验证几个方面对其进行分析研究。首先,简单概述和总结了电解加工技术的国内外发展和应用状况,阐述了电解加工的基本原理和特点,并系统分析了影响其加工精度的因素。针对上面提出的两种加工工艺方法进行理论上叙述,再对本文主要研究对象顶头零件建立电解磨削力学模型并进行力学分析。其次,借助ANSYSWorkbench仿真软件,分别使用普通随动中极和可变载荷随动中极两种加工工艺方法对零件的变形规律和应力大小变化进行分析,并对这两种仿真的结果加以对比。结果表明,与随动中极法电解磨削相比,可变载荷随动中极法加工的零件刚度最小处径向位移从最大的27.9um降到9.8um,最大应力从25.4MPa降低到22.4MPa,极大地提高了加工精度。再利用瞬间动力学模型对可变载荷所施加的力进行了分析和选择,得到在可变载荷的力与零件磨削力径向分力差值在4N时,可变载荷随动中极法电解磨削的加工精度最高。最后,考虑到在可变载荷随动中极法电解磨削中影响零件径向变形的机械因素主要是零件转速Vw、纵向进给速度Vf和磨削深度ap,因此本文利用正交实验对这几个因素的参数进行优化分析,最终得到零件转速240 r/min,纵向进给速度0.140 mm/r,磨削深度0.025 mm时可变载荷加工工艺能够达到很高的加工精度。对于结果进行了实验验证,最终得出方案是可行的。
[Abstract]:In the process of practical machining, variable cross-section slender shaft is easy to produce radial deformation due to its own stiffness, but the machining accuracy of shaft is often very high, because the traditional electrolytic machining method is difficult to achieve its precision requirements. Therefore, the conventional electrolytic grinding method can not be used to process it. For the problem of easy deformation of slender axis with variable cross section, there has been a new process method of electrolysis grinding, which is the following middle pole method. On the basis of this, a new process method, "variable load following middle pole method", has been designed for electrolytic grinding. And the machining analysis of typical parts with long axis with variable cross-section is carried out. In this paper, the theory, mechanical model, simulation and experimental verification will be analyzed and studied. Firstly, the development and application of ECM at home and abroad are briefly summarized, the basic principle and characteristics of ECM are expounded, and the factors affecting machining accuracy are analyzed systematically. In view of the above two machining technology methods are described theoretically, and then the mechanical model of electrolytic grinding is established and the mechanical analysis is carried out for the main research object of this paper. Secondly, with the help of ANSYSWorkbench simulation software, the deformation law and stress change of the parts are analyzed by using two processing methods of common middle pole following and variable load following middle pole, and the results of the two kinds of simulation are compared. The results show that the minimum radial displacement and the maximum stress are reduced from the maximum 27.9um to 9.8 ump and the maximum stress from 25.4MPa to 22.4 MPA, respectively, compared with the electrolysis grinding with the following middle pole method, and the minimum radial displacement of the parts machined by the variable load follower electrode method is reduced from the maximum 27.9um to 9.8 ump. The machining accuracy is greatly improved. Then the force applied by variable load is analyzed and selected by using instantaneous dynamic model. When the radial force difference between variable load and grinding force of parts is 4 N, the machining accuracy of electrolysis grinding with variable load is the highest when the radial force difference between variable load and grinding force is 4 N. Finally, considering that the main mechanical factors that affect the radial deformation of parts in variable load follower electrolysis grinding are parts rotational speed Vw, longitudinal feed speed Vf and grinding depth ap,. In this paper, the parameters of these factors are optimized and analyzed by orthogonal experiment. Finally, the rotational speed of parts is 240r / min and the longitudinal feed speed is 0.140 mm/r,. The variable load machining process with grinding depth of 0.025 mm can achieve high machining accuracy. The results are verified by experiments, and the scheme is feasible.
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580;TG662

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本文编号：2373357