低頻振動切削過程沖擊接觸機理及表面質量研究.pdf

1、學校代碼：10385分類號：研究生學號：1100203003密級：公開碩士學位論文低頻振動切削過程沖擊接觸機理及表面質量研究低頻振動切削過程沖擊接觸機理及表面質量研究ResearchontheImpactcontactMechanismSurfaceQualityintheProcessofLowfrequencyVibrationCutting作者姓名：杜偉文杜偉文指導教師：顧立志顧立志教授教授學科：機械機械制造及其自動化造及其自動化

2、研究方向：精密特種加工技術精密特種加工技術所在學院：機電及自動化學院機電及自動化學院論文提交日期：二零一四年四月十八十八日摘要摘要隨著我國機械產業(yè)的不斷發(fā)展，對精密及超精密機械零件的加工精度和表面質量的要求越來越高。尤其對鈦合金、高溫合金、不銹鋼、高強度鋼與超高強度鋼、復合材料、硬脆性材料等難加工材料的加工以及一些工藝性較差的精密零件的加工，利用傳統(tǒng)切削加工方法效率很低，有時甚至無法加工，而低頻振動切削優(yōu)越的工藝效果已為國內外專家學者和

3、工藝師們所認可。目前國內外對超聲振動切削研究較多，而對低頻振動切削則研究較少，特別是針對低頻振動切削沖擊接觸機理的研究更為鮮見，然而這一基礎性研究影響著低頻振動切削技術的應用深度和廣度?；诖?，本文從低頻振動切削沖擊系統(tǒng)模型、切削過程中局部應力變化、有限元仿真、切削實驗及表面粗糙度預測這幾部分對低頻振動切削沖擊接觸機理及表面質量進行了研究。第一、低頻振動切削沖擊接觸作用的非線性沖擊系統(tǒng)模型研究本文從振動切削對材料的動態(tài)沖擊接觸作用入手，

4、分析刀具對材料的沖擊過程，構建等效沖擊模型；根據Hertz接觸理論，構建非線性沖擊系統(tǒng)模型，并對該模型進行一定的簡化后，求其解析解。根據應力波理論，研究沖擊接觸作用下應力波的產生及其在工件中的傳播。利用沖擊系統(tǒng)模型，求出沖擊過程位移和力的變化以及穩(wěn)態(tài)力作用所占總沖擊力的比例變化，進而研究動態(tài)沖擊對系統(tǒng)剛度的影響。第二、基于低頻振動切削過程沖擊接觸效應——切削度和加工仿真的局部應力變化規(guī)律研究基于低頻振動切削過程沖擊接觸特性，提出“切削度

5、”這一概念用以刻劃切削加工表面局部應力變化情況?；趯饘偾邢鞯牟牧戏蔷€性、幾何非線性等問題的分析，研究低頻振動切削的有限元法求解過程；建立低頻振動切削有限元模型、摩擦模型、網格重劃分等關鍵模型；基于低頻振動切削過程動態(tài)沖擊特性和有限元理論，利用非線性有限元仿真軟件進行低頻振動切削過程仿真，獲取切削過程中同一節(jié)點區(qū)域的已加工表面應力變化值；研究在低頻振動切削振動頻率分別為150Hz與200Hz以及普通切削三種不同切削方式作用下同一節(jié)點區(qū)