薄壁内腔类零件车削振动响应、稳定性及表面形貌预测研究
发布时间：2023-02-20 15:29
薄壁内腔类零件具有重量轻、比强度高的特点,应用十分广泛。为了提高结构的可靠性和工作性能,这类零件通常采用整体式结构设计,如航空发动机中涡轮盘、压气机盘等核心零部件。通过采用整体结构设计可以使发动机重量减轻,大大提高发动机的稳定性和安全性。然而,由于零件的结构复杂、刚性低,车削这类零件的内腔结构是一个挑战性的问题,只能采用非标准的弯板刀具进行加工。内腔结构的深度最深可深达150mm,弯板刀具车削加工过程中悬伸量大,且结构复杂,所面临的挑战是刀具产生严重的偏转和振动。为了实现薄壁内腔类零件高质量和高精度的加工要求,本文基于Timoshenko梁理论、空间刚体方法和Hamilton理论探索考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的振动响应,分析弯板刀具的车削稳定性和加工后的工件表面形貌,并且对切削参数进行优选和弯板刀具进行结构优化设计。首先,建立考虑弯扭组合变形效应的弯板刀具动力学模型。基于弯板刀具的弯板复杂结构,利用Timoshenko梁理论、空间刚体方法和Hamilton理论等理论知识建立弯板刀具的动力学模型;从而研究弯板刀具的静态特性、模态特性和动态响应。通过仿真和设计实验验证弯板刀具的模态特性和...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
1.1 本课题研究背景及意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 刀具动力学建模及振动响应的研究现状
1.2.2 车削稳定性预测及参数优化的研究现状
1.2.3 表面形貌预测及参数优化的研究现状
1.3 课题的提出和主要研究内容
1.3.1 存在的主要问题
1.3.2 本课题的主要研究内容
第2章 考虑弯扭组合变形效应的弯板刀具振动响应预测
2.1 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具动力学模型
2.1.1 考虑弯扭组合变形效应的弯板刀具控制方程
2.1.2 控制方程的有限元数值求解
2.2 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的振动响应
2.2.1 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的静变形
2.2.2 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的模态特性
2.2.3 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的动态响应
2.3 弯板刀具动态特性的结果验证
2.3.1 弯板刀具动态特性的仿真验证
2.3.2 弯板刀具动态特性的实验验证
2.4 本章小结
第3章 弯板刀具车削薄壁内腔件稳定性预测
3.1 弯板刀具的车削特性
3.2 圆形刀片动态切削力模型
3.3 弯板刀具车削加工稳定性预测
3.3.1 弯板刀具车削加工的动力学模型
3.3.2 弯板刀具车削加工稳定性预测
3.4 弯板刀具车削稳定性预测结果验证
3.4.1 车削稳定性实验装置
3.4.2 稳定性预测结果实验验证
3.5 本章小结
第4章 弯板刀具车削加工表面形貌预测
4.1 弯板刀具车削加工表面形貌几何模型
4.1.1 刀具坐标系中切削刃点的坐标
4.1.2 空间坐标变换
4.1.3 工件坐标系中切削刃点的运动轨迹方程
4.2 刀具偏移对表面形貌的影响
4.2.1 刀具静态偏差对表面形貌的影响
4.2.2 刀具动态振动对表面形貌的影响
4.3 表面形貌仿真流程及仿真结果
4.4 弯板刀具车削表面形貌预测结果验证
4.4.1 弯板刀具车削实验装置及切削参数
4.4.2 表面形貌的实验结果
4.5 本章小结
第5章 弯板刀具车削加工参数、结构参数优选和结构改进设计
5.1 加工参数对车削稳定性的影响及加工参数优选
5.1.1 主轴转速对车削稳定性的影响
5.1.2 进给速度对车削稳定性的影响
5.1.3 背吃刀量对车削稳定性的影响
5.1.4 加工参数优选
5.2 车削加工参数对表面形貌的影响及加工参数优选
5.2.1 主轴转速对车削表面形貌的影响
5.2.2 进给速度对车削表面形貌的影响
5.2.3 背吃刀量对车削表面形貌的影响
5.2.4 车削加工参数优选
5.3 弯板刀具结构参数优选及改进设计
5.3.1 圆形刀片半径的优选
5.3.2 弯板刀具刀板结构的改进设计
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况
1. 攻读硕士学位期间发表的学术成果
2. 攻读硕士学位期间参与的科研项目
3. 攻读硕士学位期间获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3746951
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
1.1 本课题研究背景及意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 刀具动力学建模及振动响应的研究现状
1.2.2 车削稳定性预测及参数优化的研究现状
1.2.3 表面形貌预测及参数优化的研究现状
1.3 课题的提出和主要研究内容
1.3.1 存在的主要问题
1.3.2 本课题的主要研究内容
第2章 考虑弯扭组合变形效应的弯板刀具振动响应预测
2.1 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具动力学模型
2.1.1 考虑弯扭组合变形效应的弯板刀具控制方程
2.1.2 控制方程的有限元数值求解
2.2 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的振动响应
2.2.1 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的静变形
2.2.2 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的模态特性
2.2.3 考虑弯扭组合变形效应弯板刀具的动态响应
2.3 弯板刀具动态特性的结果验证
2.3.1 弯板刀具动态特性的仿真验证
2.3.2 弯板刀具动态特性的实验验证
2.4 本章小结
第3章 弯板刀具车削薄壁内腔件稳定性预测
3.1 弯板刀具的车削特性
3.2 圆形刀片动态切削力模型
3.3 弯板刀具车削加工稳定性预测
3.3.1 弯板刀具车削加工的动力学模型
3.3.2 弯板刀具车削加工稳定性预测
3.4 弯板刀具车削稳定性预测结果验证
3.4.1 车削稳定性实验装置
3.4.2 稳定性预测结果实验验证
3.5 本章小结
第4章 弯板刀具车削加工表面形貌预测
4.1 弯板刀具车削加工表面形貌几何模型
4.1.1 刀具坐标系中切削刃点的坐标
4.1.2 空间坐标变换
4.1.3 工件坐标系中切削刃点的运动轨迹方程
4.2 刀具偏移对表面形貌的影响
4.2.1 刀具静态偏差对表面形貌的影响
4.2.2 刀具动态振动对表面形貌的影响
4.3 表面形貌仿真流程及仿真结果
4.4 弯板刀具车削表面形貌预测结果验证
4.4.1 弯板刀具车削实验装置及切削参数
4.4.2 表面形貌的实验结果
4.5 本章小结
第5章 弯板刀具车削加工参数、结构参数优选和结构改进设计
5.1 加工参数对车削稳定性的影响及加工参数优选
5.1.1 主轴转速对车削稳定性的影响
5.1.2 进给速度对车削稳定性的影响
5.1.3 背吃刀量对车削稳定性的影响
5.1.4 加工参数优选
5.2 车削加工参数对表面形貌的影响及加工参数优选
5.2.1 主轴转速对车削表面形貌的影响
5.2.2 进给速度对车削表面形貌的影响
5.2.3 背吃刀量对车削表面形貌的影响
5.2.4 车削加工参数优选
5.3 弯板刀具结构参数优选及改进设计
5.3.1 圆形刀片半径的优选
5.3.2 弯板刀具刀板结构的改进设计
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况
1. 攻读硕士学位期间发表的学术成果
2. 攻读硕士学位期间参与的科研项目
3. 攻读硕士学位期间获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3746951
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