基于刀具和工件刚度特性的钛合金薄壁件切削稳定性研究

发布时间：2017-04-13 12:21

  本文关键词：基于刀具和工件刚度特性的钛合金薄壁件切削稳定性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金因其优越的综合性能而被广泛应用于航空航天领域,但钛合金的难加工特性一直是加工领域研究的重点,尤其是钛合金薄壁件。薄壁零件大都是由整块毛坯加工而成,材料的去除率可达到95%,有的甚至达到98%。由于薄壁件的诸多优势,如重量轻、结构强度高等特点,航空工业中大量的零件采用薄壁结构,且薄壁件的设计厚度也越来越薄。但钛合金薄壁件的加工存在诸多问题,如让刀、振动等,其相对刚度较低,加工工艺性差,在动态切削力的激励下很容易发生颤振,切削振动是制约钛合金薄壁件高效加工的关键问题之一。 本文以铣削钛合金薄壁件为研究对象,通过理论分析、有限元仿真以及实验分析相结合的方法,建立了钛合金薄壁件铣削条件下的切削力模型,在现有的薄壁件模型基础上建立了考虑刀具刚度和工件刚度的动力学模型,分析了顺铣和逆铣条件下的刀具-工件位移关系,建立了刀具-工件之间的相对传递函数；基于模态试验,分析了悬伸对刀具动态特性的影响,分析了壁厚以及不同位置对钛合金壁板类零件动态特性的影响,绘制了不同刀具悬伸、不同工件壁厚以及考虑刀具刚度和工件刚度的切削稳定性极限图,并进行了试验验证；建立了钛合金薄壁件有限元模型,分析了壁厚以及加工步对单框类零件动态特性的影响规律,在确定单框切削参数以及加工步的基础上,分析了加工顺序对多框类零件动态特性的影响规律；基于Advantedge Production Module软件建立了基于铣削稳定性的钛合金薄壁件工艺路径规划模型,并进行工艺路径仿真。
【关键词】：钛合金 薄壁件 切削稳定性 刀具刚度 工件刚度
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要10-11
• Abstract11-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 薄壁件加工切削稳定性研究现状14-20
• 1.2.1 加工颤振研究现状14-17
• 1.2.2 薄壁件切削稳定性研究现状17-18
• 1.2.3 薄壁件切削稳定性控制研究现状18-20
• 1.3 模态分析基础20-23
• 1.3.1 有限元模态分析方法21-22
• 1.3.2 实验模态分析方法22-23
• 1.4 课题研究目的及意义23-24
• 1.5 课题研究主要内容及论文框架24-27
• 第2章 薄壁零件铣削刀具-工件系统动力学建模27-39
• 2.1 引言27
• 2.2 二自由度铣削系统模型27-33
• 2.2.1 铣削动力学模型27-28
• 2.2.2 铣削系统动态切削力模型28-31
• 2.2.3 稳定切削极限轴向切深表达式31-33
• 2.3 工件/刀具位移模型33-36
• 2.3.1 顺铣模型33-35
• 2.3.2 逆铣模型35-36
• 2.4 切削力系数的确定36-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 基于模态试验的钛合金薄壁件-刀具铣削稳定性研究39-63
• 3.1 引言39
• 3.2 不同工况下薄壁零件模态试验39-44
• 3.2.1 刀具模态试验40-42
• 3.2.2 工件模态试验42-44
• 3.3 参数识别方法与软件实现44-49
• 3.3.1 基于有理分式多项式参数识别方法研究44-46
• 3.3.2 参数自动识别软件的软件实现46-49
• 3.4 模态试验结果分析49-55
• 3.4.1 不同悬伸对刀具模态参数的影响49-51
• 3.4.2 壁厚与壁板位置对工件模态参数的影响51-55
• 3.5 基于刀具刚度和工件刚度匹配的切削稳定性极限图绘制55-61
• 3.5.1 颤振稳定性极限图绘制方法55-56
• 3.5.2 考虑刀具刚度和工件刚度匹配的切削稳定性极限图56-61
• 3.6 本章小结61-63
• 第4章 钛合金薄壁类零件模态分析研究63-77
• 4.1 引言63
• 4.2 Abaqus模态分析63-64
• 4.3 钛合金单框类零件模态分析64-72
• 4.3.1 框类零件建模64-66
• 4.3.2 壁厚对框类零件动态特性的影响66-69
• 4.3.3 加工步对框类零件动态特性的影响69-72
• 4.4 钛合金多框类零件模态分析72-76
• 4.4.1 钛合金薄壁多框类零件建模72-73
• 4.4.2 加工顺序对多框类零件动态特性的影响73-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第5章 基于切削稳定性的工艺路径规划77-87
• 5.1 引言77
• 5.2 基于铣削稳定性的刀具路径规划模型77-78
• 5.2.1 Advantedge Production Module工艺优化软件77-78
• 5.2.2 刀具路径规划模型78
• 5.3 型腔粗加工工艺路径的计算机模拟78-81
• 5.3.1 仿真模型78-80
• 5.3.2 结果分析80-81
• 5.4 基于铣削稳定性的薄壁框零件刀具路径仿真81-85
• 5.4.1 仿真模型81-82
• 5.4.2 结果分析82-85
• 5.5 本章小结85-87
• 第6章 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-95
• 附录A 模态参数识别软件部分代码95-99
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目99-101
• 发表论文99
• 参加的科研项目99-101
• 致谢101-102
• 学位论文评阅及答辩情况表102

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 汪雨;应变模态差在预损伤梁损伤诊断应用中的研究[D];昆明理工大学;2013年

  本文关键词：基于刀具和工件刚度特性的钛合金薄壁件切削稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303618