薄壁件铣削仿真研究及其平台二次开发
发布时间：2022-01-20 09:58
近年来,随着我国航空工业的不断发展,对航空结构件质量要求越来越高,薄壁件由于可以实现航空结构件减重及提高其比强度的目标而得以被广泛应用。而薄壁件由于其相对刚度低,加工工艺性较差,所以在加工过程中容易产生加工变形,难以控制加工精度等问题。因此针对薄壁件变形规律进行研究,并提出相应措施减小其加工变形,对我国航空航天事业发展具有重要意义。本文在阐述了切削力预测,薄壁件变形预测及控制措施等国内外研究现状基础上,采用理论分析、有限元仿真、实验验证与优化分析相结合的手段对薄壁件铣削加工变形进行深入研究,探求加工过程中最优切削参数,建立切削仿真平台,有效提高了建模效率。主要的研究工作如下:深入分析有限元切削仿真过程中的关键技术,并针对本文中的切削模型,对具体环节进行详细说明,在充分分析铣削过程中变厚度问题的基础上,将其运用到有限元仿真模型中。针对航空铝合金（7050-T7451）建立三维斜角切削有限元仿真模型,分别研究刚体刀具和非刚体刀具切削过程中的切屑形态、温度、应力分布规律,重点分析加工过程中的切削力变化情况,并进行切削力预测试验,验证切削力模型准确性。在研究薄壁件加工变形相关理论的基础上,基于...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料形变-失效曲线
图 2.7 工件网格局部加密削模拟的过程中，我们对材料底端进行约束设置，限制其六个，Z 三个方向的平动自由度以及旋转自由度），因为刀具刚度材料的刚度而言要大很多，本文首先在考虑计算效率的基础上切削力可以较平稳，波动较小一些，将刀具进行了刚体话化处硬质合金刀具的三维斜角变厚度切削力仿真模型的研究做基础 X 向的速度，即加工过程中的切削速度，仿真模拟的初始温，即再加工过程中刀具和材料的温度的初始温度值都设置为 真过程，其切削仿真过程中的模拟条件如表 2.8：表 2.8 切削加工条件 Vcs）切削深度ap（mm）切削宽度ae摩擦系数 刀具前角(°)刀具后角（°）刃倾角（°） 1 变厚0.3 20 10 30
20(e)切屑形态图 2.8 切屑形成过程2.2.5 切削温度分析在切削加工过程中，刀具和工件之间的相互作用产生切屑，而切削过程中所产生的热量有 80%是在第一变形区的弹塑性变形的功耗所产生的。而在第二变形区中由于切屑和刀具之间相互作用，加上工件和刀具的摩擦作用都会产生一定的热量，虽然加工过程中产生大量的热，但其中大部分热都通过切屑传递出去只有较少部分传递给了工件和刀具。从图 2.9 中的有限元仿真温度分布图可以看出，在经历了较短的切削时间之后，切削区的温度已经相对稳定，刀具的最高温度位
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的钛合金切削力研究[J]. 邓杰勇,郑清春,薛国彬,史洋,张斌,孙宁,谢颜锴. 天津理工大学学报. 2017(01)
[2]铝合金精密铣削有限元仿真的参数化建模[J]. 王洪祥,徐涛,杨嘉. 轻合金加工技术. 2011(12)
[3]薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究[J]. 王聪康,叶海潮,余祖西,姬伟. 制造业自动化. 2010(10)
[4]BP神经网络输入层数据归一化研究[J]. 柳小桐. 机械工程与自动化. 2010(03)
[5]基于Python的ABAQUS二次开发及在板料快速冲压成形模拟中的应用[J]. 吴向东,刘志刚,万敏,王文平,黄霖. 塑性工程学报. 2009(04)
[6]基于Python的ABAQUS数控弯管数值模拟后处理[J]. 岳永保,杨合,詹梅,许旭东,李光俊. 塑性工程学报. 2009(03)
[7]航空薄壁件与铣刀的加工变形误差补偿研究[J]. 吴琼,张以都,张洪伟,赵晓慈. 武汉理工大学学报. 2008(09)
[8]高速切削AISI4340钢的切削力有限元分析[J]. 李明,郑慧明,余东辉,熊蔡华. 现代制造工程. 2008(06)
[9]基于有限元仿真的航空整体结构件变形校正[J]. 张洪伟,张以都,吴琼,赵晓慈. 北京航空航天大学学报. 2007(10)
[10]铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析[J]. 董辉跃,柯映林,成群林. 浙江大学学报(工学版). 2006(05)
博士论文
[1]智能优化算法的性能及搜索空间研究[D]. 高永超.山东大学 2007
[2]航空整体结构件切削加工过程的数值模拟与实验研究[D]. 成群林.浙江大学 2006
[3]航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D]. 黄志刚.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于Abaqus的钛合金高速切削仿真平台的开发[D]. 吴燕.沈阳理工大学 2016
[2]基于铣刀角度的薄壁件铣削变形控制技术[D]. 张运建.南昌航空大学 2013
[3]薄壁件铣削加工误差预测与快速铣削仿真平台的开发[D]. 姬伟.南昌航空大学 2012
[4]航空框类零件铣削加工有限元仿真及变形预测[D]. 王聪康.南昌航空大学 2011
[5]高强度铝合金航空薄壁件铣削加工变形控制的工艺研究[D]. 车现发.南京航空航天大学 2011
[6]基于变形控制的薄壁件铣削加工参数优化及仿真研究[D]. 李目.南京航空航天大学 2010
本文编号：3598622
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料形变-失效曲线
图 2.7 工件网格局部加密削模拟的过程中，我们对材料底端进行约束设置，限制其六个，Z 三个方向的平动自由度以及旋转自由度），因为刀具刚度材料的刚度而言要大很多，本文首先在考虑计算效率的基础上切削力可以较平稳，波动较小一些，将刀具进行了刚体话化处硬质合金刀具的三维斜角变厚度切削力仿真模型的研究做基础 X 向的速度，即加工过程中的切削速度，仿真模拟的初始温，即再加工过程中刀具和材料的温度的初始温度值都设置为 真过程，其切削仿真过程中的模拟条件如表 2.8：表 2.8 切削加工条件 Vcs）切削深度ap（mm）切削宽度ae摩擦系数 刀具前角(°)刀具后角（°）刃倾角（°） 1 变厚0.3 20 10 30
20(e)切屑形态图 2.8 切屑形成过程2.2.5 切削温度分析在切削加工过程中，刀具和工件之间的相互作用产生切屑，而切削过程中所产生的热量有 80%是在第一变形区的弹塑性变形的功耗所产生的。而在第二变形区中由于切屑和刀具之间相互作用，加上工件和刀具的摩擦作用都会产生一定的热量，虽然加工过程中产生大量的热，但其中大部分热都通过切屑传递出去只有较少部分传递给了工件和刀具。从图 2.9 中的有限元仿真温度分布图可以看出，在经历了较短的切削时间之后，切削区的温度已经相对稳定，刀具的最高温度位
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的钛合金切削力研究[J]. 邓杰勇,郑清春,薛国彬,史洋,张斌,孙宁,谢颜锴. 天津理工大学学报. 2017(01)
[2]铝合金精密铣削有限元仿真的参数化建模[J]. 王洪祥,徐涛,杨嘉. 轻合金加工技术. 2011(12)
[3]薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究[J]. 王聪康,叶海潮,余祖西,姬伟. 制造业自动化. 2010(10)
[4]BP神经网络输入层数据归一化研究[J]. 柳小桐. 机械工程与自动化. 2010(03)
[5]基于Python的ABAQUS二次开发及在板料快速冲压成形模拟中的应用[J]. 吴向东,刘志刚,万敏,王文平,黄霖. 塑性工程学报. 2009(04)
[6]基于Python的ABAQUS数控弯管数值模拟后处理[J]. 岳永保,杨合,詹梅,许旭东,李光俊. 塑性工程学报. 2009(03)
[7]航空薄壁件与铣刀的加工变形误差补偿研究[J]. 吴琼,张以都,张洪伟,赵晓慈. 武汉理工大学学报. 2008(09)
[8]高速切削AISI4340钢的切削力有限元分析[J]. 李明,郑慧明,余东辉,熊蔡华. 现代制造工程. 2008(06)
[9]基于有限元仿真的航空整体结构件变形校正[J]. 张洪伟,张以都,吴琼,赵晓慈. 北京航空航天大学学报. 2007(10)
[10]铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析[J]. 董辉跃,柯映林,成群林. 浙江大学学报(工学版). 2006(05)
博士论文
[1]智能优化算法的性能及搜索空间研究[D]. 高永超.山东大学 2007
[2]航空整体结构件切削加工过程的数值模拟与实验研究[D]. 成群林.浙江大学 2006
[3]航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D]. 黄志刚.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于Abaqus的钛合金高速切削仿真平台的开发[D]. 吴燕.沈阳理工大学 2016
[2]基于铣刀角度的薄壁件铣削变形控制技术[D]. 张运建.南昌航空大学 2013
[3]薄壁件铣削加工误差预测与快速铣削仿真平台的开发[D]. 姬伟.南昌航空大学 2012
[4]航空框类零件铣削加工有限元仿真及变形预测[D]. 王聪康.南昌航空大学 2011
[5]高强度铝合金航空薄壁件铣削加工变形控制的工艺研究[D]. 车现发.南京航空航天大学 2011
[6]基于变形控制的薄壁件铣削加工参数优化及仿真研究[D]. 李目.南京航空航天大学 2010
本文编号：3598622
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