薄壁零件铣削加工变形预测

发布时间：2017-05-02 09:18

  本文关键词：薄壁零件铣削加工变形预测，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 机电产品中尤其航空产品中,经常存在着一些刚性差、精度高的薄壁零件,其中多数为产品的关键零件。这些零件普遍具有结构复杂、薄壁、变厚度、曲面曲线结构多、协调精度要求较高等特点,目前都采用数控铣削的方法来进行加工。但在加工过程中由于零件刚度差等多种原因,容易产生变形,因而难以控制加工精度和达到较高的加工效率。本文在综述国内外薄壁件加工变形研究现状的基础上,系统地研究了如何运用有限元数值仿真计算技术来模拟铣削加工过程,对薄壁件的受力变形进行了预测。本文的主要工作是建立薄壁零件铣削过程力学模型,并通过有限元分析和有限元分析软件ANSYS预测铣削加工引起工件变形。 论文阐述了薄壁零件加工变形研究现状及切削加工变形的机理,总结了薄壁件加工变形产生的原因。通过对薄壁件加工变形数值模拟的综合分析,得出切削力模型和有限元模型是薄壁件加工变形研究的关键,对二者的研究具有重要意义。 论文的工作重点是采用四因素、四水平正交试验法进行了铣削试验,在详细给出四因素、四水平试验模型中参数、指数数学公式的基础上,利用矩阵简化法,建立了基于铝合金材料7075-T651的数控铣削力经验模型。以试验为基础,验证了此铣削力经验模型的有效性。 最后通过ANSYS有限元分析软件对薄壁件铣削加工过程的变形进行分析,并以框体薄壁件及复杂曲面叶片薄壁件为实例进行了分析,获得铣削加工变形的基本规律,提出变形控制措施,为提高生产率和进一步研究控制薄壁件加工变形提供了依据。 本研究属于应用基础性研究,在数值仿真计算方面具有潜在的应用价值;在提高加工精度,降低生产成本,提高加工效率等方面具有重要的经济效益。
【关键词】：薄壁件 加工变形 铣削力模型 有限元模型
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 论文研究的背景及意义9-10
• 1.2 薄壁零件的加工变形研究现状10-15
• 1.2.1 试验研究现状12-13
• 1.2.2 切削加工的数值模拟技术研究现状13-15
• 1.3 薄壁件切削加工变形机理及加工变形研究15-19
• 1.3.1 薄壁件切削加工机理研究15-18
• 1.3.2 薄壁件加工变形产生的原因分析18-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 本章小结20-21
• 第二章 薄壁件加工变形的数值模拟分析21-31
• 2.1 薄壁件变形数值模拟的综合系统建立21-22
• 2.2 薄壁件铣削力力学模型建模的研究22-26
• 2.3 薄壁件加工数值模拟的有限元建模分析26-29
• 2.3.1 薄壁件加工有限元建模的理论基础26-28
• 2.3.2 薄壁件变形有限元模型的建立及补偿加工方法28-29
• 2.4 薄壁件加工变形数值模拟分析流程图29-30
• 本章小结30-31
• 第三章 铝合金数控铣削力模型的建立与试验验证31-47
• 3.1 引言31-32
• 3.2 四因素、四水平正交试验方法介绍32-33
• 3.2.1 正交试验设计法32
• 3.2.2 正交表32-33
• 3.3 铝合金铣削力经验模型的确定33-34
• 3.3.1 铣削力模型的假设条件33
• 3.3.2 铣削力模型的确定33-34
• 3.4 铝合金数控铣削力的试验研究34-40
• 3.4.1 铣削试验条件及信号采集系统34-37
• 3.4.2 铣削力试验设计及试验参数表37-38
• 3.4.3 试验数据处理及结果38-40
• 3.5 铝合金铣削力经验模型的建立40-46
• 3.5.1 原理及模型参数的数学推导40-42
• 3.5.2 模型参数的矩阵法简化求解42-44
• 3.5.3 铣削力经验公式的确立及模型有效性验证44-46
• 本章小结46-47
• 第四章 薄壁零件铣削加工变形有限元分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 有限元法基本知识47-51
• 4.2.1 基本原理47-49
• 4.2.2 分析步骤49-51
• 4.3 薄壁件铣削加工变形的ANSYS 分析51-55
• 4.3.1 ANSYS 有限元分析软件概述51-52
• 4.3.2 薄壁件铣削加工变形ANSYS 分析的流程52-55
• 4.4 铣削加工变形的ANSYS 分析实例55-62
• 4.4.1 框体薄壁件铣削加工变形的有限元建模55-59
• 4.4.2 不同壁厚情况下的加工变形分析59-60
• 4.4.3 不同工件长度下的加工变形分析60-61
• 4.4.4 不同工件高度下的变形分析61-62
• 本章小结62-63
• 第五章 叶片铣削加工变形的有限元分析63-73
• 5.1 引言63-64
• 5.2 叶片铣削加工的有限元建模64-65
• 5.3 叶片铣削过程分析及铣削力的计算65-68
• 5.4 叶片铣削加工的变形规律分析68-72
• 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79
• 致谢79-80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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4 彭兵;;基于ANSYS的薄壁框架静力学变形分析[J];职业;2013年12期

5 董久虎;谌永祥;李双跃;;薄壁叶片汽道加工变形模型预测[J];制造技术与机床;2013年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

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2 王一江;铝合金薄壁件铣削加工变形有限元模拟与试验研究[D];中北大学;2011年

3 谭晓丽;加强套加工变形分析及工装设计[D];上海交通大学;2011年

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5 夏亮亮;TC4钛合金薄壁框架零件高速铣削加工研究[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：340700