铝合金件的数控加工与夹具设计

发布时间：2017-09-09 17:39

  本文关键词：铝合金件的数控加工与夹具设计

  更多相关文章： 铝合金构件 薄壁构件 高速加工 铣削 工艺优化 变形控制

【摘要】：随着工业的发展，铝合金在各个领域的应用开始广泛起来，但由于铝合金构件结构本身的刚性差，其在加工过程中极易产生变形，，加工的质量在要求上很难达到指定要求，因此，对于铝合金构件的加工一直以来是一个难点。本文将借助某项目，运用CAD/CAM/CAE技术，对铝合金构件的高速加工工艺做进一步研究。 优化了刀具在高速加工时的运行轨迹。对于铝合金构件容易变形的特性，又考虑到加工效率问题和加工质量问题，采用高速加工在绝大程度上是有助于解决以上问题，考虑到刀具的使用效率及其寿命，需从刀具的切入、移刀和对圆角处理等方面做优化，制定出刀具轨迹的最优方式。深入的分析对铝合金构件中比较典型的薄壁构件的加工特点和变形控制方法，主要是依托有限元软件对构件加工造成的变形做模拟和分析，然后借助试验对其进行验证。针对铝合金构件中薄壁构件阵面骨架结构的特性和工艺特点做分析，进而找出解决构件加工变形的原因，制定出构件加工时的定位与夹紧方案，并且设计出有针对性的模具。优化加工工艺，择优使用最佳方法。分析典型铝合金构件的结构，设计阵面骨架模具，优化工艺，然后在此基础上，为进行高速铣削加工，需对刀具类型和有关加工时需要的参数做适当的选择，依据图纸给出的要求，从构件表面粗糙度和局部外貌上进行考量，最终制作出所需构件。 实验结果初步达到了预期目标，样件加工质量较好，说明了理论分析及仿真结果基本正确，夹具设计方案基本可行，所做工作及成果为今后的实验及研究工作奠定了基础,对实际加工也具有参考价值。
【关键词】：铝合金构件 薄壁构件 高速加工 铣削 工艺优化 变形控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 铝合金构件加工国内外研究现状10-17
• 1.2.1 加工方法10-12
• 1.2.2 铝合金构件在高速加工时的走刀路径12-14
• 1.2.3 构件加工中的装夹技术14-15
• 1.2.4 有限元分析在构件加工中的应用15-17
• 1.3 本文主要研究目标、内容和方法17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.3.3 研究方法18-19
• 第2章 构件工艺分析及其选择刀具的研究19-31
• 2.1 概述19
• 2.2 零件材料与结构特性19-22
• 2.2.1 零件的材料属性19-20
• 2.2.2 零件的结构特性20-21
• 2.2.3 零件加工的难点21-22
• 2.2.4 合理选择构件中窄槽的加工方法22
• 2.3 高速铣削下对刀具的具体要求22-24
• 2.3.1 材料的要求23
• 2.3.2 符合条件下的刀具的结构和几何参数的要求23-24
• 2.4 刀具材料及几何参数24-29
• 2.4.1 硬质铝合金涂层刀具24-26
• 2.4.2 陶瓷刀具26-27
• 2.4.3 立方氮化硼刀具27-28
• 2.4.4 金刚石刀具28-29
• 2.5 刀具的形状和尺寸29-30
• 2.5.1 几何角度29-30
• 2.5.2 刀具的形状30
• 2.6 小结30-31
• 第3章 高速铣削下加工薄壁构件的路径优化31-43
• 3.1 加工路径的优化31-32
• 3.1.1 总则31
• 3.1.2 刀具路径基本要求的确定31-32
• 3.2 刀具路径32-34
• 3.2.1 粗加工下刀具路径32-34
• 3.2.2 精加工刀具路径34
• 3.3 计算机模拟构件加工34-38
• 3.3.1 对 CAM 的要求34-35
• 3.3.2 薄壁构件的 UG 模拟35-36
• 3.3.3 模拟单矩形孔36-38
• 3.4 刀具路径的优化38-42
• 3.4.1 多孔下刀具路径的优化39
• 3.4.2 TSP 法39-40
• 3.4.3 正交路径法原理概述40-41
• 3.4.4 加工路径优化41-42
• 3.5 小结42-43
• 第4章 工件加工变形研究和夹具设计43-63
• 4.1 刚性差的工件装夹43-47
• 4.1.1 装夹方式43-44
• 4.1.2 装夹要求44-45
• 4.1.3 铝合金薄壁构件的定位与夹紧方案45-46
• 4.1.4 减小变形的方法46-47
• 4.2 铣削力的理论计算47-49
• 4.2.1 力的数学模型47-48
• 4.2.2 经验公式48-49
• 4.3 薄壁构件变形分析49-60
• 4.3.1 有限元概述49-50
• 4.3.2 有限元分析法思路50-51
• 4.3.3 ANSYS 软件概述51-55
• 4.3.4 铝合金薄壁构件模型建立55-56
• 4.3.5 载荷的施加56-58
• 4.3.6 构件受力变形58-60
• 4.4 机床夹具设计60-62
• 4.5 小结62-63
• 第5章 加工试验验证63-69
• 5.1 实验方案和目的63
• 5.2 实验条件63-65
• 5.2.1 实验设备64
• 5.2.2 实验刀具64-65
• 5.2.3 测力系统65
• 5.3 试验结果及分析65-68
• 5.3.1 实验结果65-67
• 5.3.2 实验结果分析67-68
• 5.4 小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 论文总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

【参考文献】

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1 王志刚,何宁,张兵,姜澄宇,张平,龚会民,陈雪梅;航空薄壁零件加工变形的有限元分析[J];航空精密制造技术;2000年06期

2 刘胤;胡小秋;杨芸;刘军;焦刚;;弱刚度结构件的加工变形控制技术研究[J];航天制造技术;2009年01期

3 孔金星;雷大江;岳晓斌;;高速铣削参数对工件表面质量的影响[J];机床与液压;2007年02期

4 郭魂;左敦稳;刘远伟;王珉;童国权;;航空腔型薄壁件铣削变形的预测[J];吉林大学学报(工学版);2008年01期

5 于凤云;;尺寸链原理在零件精度设计中的应用[J];机械设计与制造;2009年08期

6 孙晓斌,杨海成,李原;基于特征的夹具设计方法研究[J];机械科学与技术;2000年03期

7 武凯,何宁,廖文和,姜澄宇;基于变形控制的薄壁结构件高速铣削参数选择[J];机械科学与技术;2005年07期

8 徐志刚,黄克正,艾兴,刘宇齐;组合夹具结构设计自动化系统研究[J];机械工程学报;2000年12期

9 杨一帆，庄仲禹;应用尺寸链原理计算夹具定位误差[J];机械研究与应用;1994年04期

10 丁锦宏;;高速数控机床概述[J];中国制造业信息化;2006年11期

本文编号：821840