薄壁零件高速銑削工藝與仿真研究.pdf

1、薄壁零件是指由各種薄型板（殼）和加強(qiáng)筋條構(gòu)成的輕量化結(jié)構(gòu)，具有重量輕、強(qiáng)度高、造型美觀等突出優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用日益廣泛。但薄壁結(jié)構(gòu)制造過程中極易發(fā)生變形、失穩(wěn)和振動(dòng)等問題，制造難度極大，是國際上公認(rèn)的復(fù)雜制造工藝問題。
　　 高速切削是當(dāng)今世界制造業(yè)中一項(xiàng)快速發(fā)展的高新技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)達(dá)國家，高速切削作為一種新的切削加工理念，被愈來愈多的機(jī)械工程師所認(rèn)可。高速加工以其切削力小、切削熱變形低、切削速度高、單位時(shí)間去除材料率大、加工精

2、度高等特點(diǎn)，在切削加工弱剛度工件時(shí)與其他加工方式相比有著明顯的優(yōu)勢。大量的切削熱量被高速離去的切屑帶走，即使在無任何冷卻條件的情況下，工件和刀具的熱變形和受壓變形也是很小的，在高切削效率下，又能得到高切削精度。用此方法加工薄壁件，在加工工件很長而剛性較差的情況下，也能取得滿意的加工效果。
　　 本文首先介紹了影響薄壁零件高速銑削加工精度的因素，影響薄壁零件加工精度的因素主要取決于由機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成的工藝系統(tǒng)的幾何誤差、

3、受力受熱變形和工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差。分析了薄壁零件加工變形產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)，得出切削力的大小和構(gòu)件剛度的是影響加工質(zhì)量的決定性的因。在加工過程中不可避免的產(chǎn)生切削振動(dòng)問題，惡化零件的加工表面質(zhì)量，降低機(jī)床、刀具的使用壽命，產(chǎn)生噪聲，嚴(yán)重時(shí)使切削加工無法進(jìn)行。提出了幾點(diǎn)提高薄壁件加工精度的技術(shù)途徑。
　　 本課題在研究影響薄壁件高速銑削加工精度因素的基礎(chǔ)上，利用理論分析、計(jì)算機(jī)模擬仿真和加工實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，合理安排加工工藝和優(yōu)化

4、切削參數(shù)，保證加工精度，提高加工質(zhì)量和效率。
　　 然后建立了一個(gè)改良的動(dòng)態(tài)銑削力模型，包括未變形切屑厚度的尺寸影響，有效的前角和切屑流角度的影響。仿真的結(jié)果顯示，在切入過程中銑削力的分配對完成加工部分的尺寸精度有著重要的影響。并且給出關(guān)于怎樣選擇刀具和銑削參數(shù)來得到理想的銑削力分配的建議。
　　 模態(tài)分析是用來確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性的一種技術(shù)，是所有動(dòng)態(tài)分析類型的最基礎(chǔ)的內(nèi)容。諧波響應(yīng)分析主要是用于分析持續(xù)的周期體載荷在結(jié)

5、構(gòu)系統(tǒng)中產(chǎn)生持續(xù)的周期響應(yīng)，以及確定線性結(jié)構(gòu)承受隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的體載荷時(shí)的模態(tài)響應(yīng)。本文通過有限元軟件ANSYS對薄壁件進(jìn)行模態(tài)和諧響應(yīng)分析，得出系統(tǒng)振動(dòng)的固有參數(shù)，為避免加工時(shí)發(fā)生共振影響加工精度提供理論依據(jù)。
　　 進(jìn)行薄壁零件高速銑削實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)采集的銑削力值校正銑削力模型，并且驗(yàn)證模型的可靠性。
　　 通過鋁合金薄壁件高速銑削正交實(shí)驗(yàn)和薄壁件尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度的測量結(jié)果分析，研究高速銑削參數(shù)對