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(guò)程中極易發(fā)生變形、失穩(wěn)和振動(dòng)等問(wèn)題，制造難度極大，是國(guó)際上公認(rèn)的復(fù)雜制造工藝問(wèn)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(guó)家，高速切削作為一種新的切削加工理念，被愈來(lái)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(shì)。大量的切削熱量被高速離去的切屑帶走，即使在無(wú)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(zhǎng)而剛性較差的情況下，也能取得滿(mǎn)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(guò)程中不可避免的產(chǎn)生切削振動(dòng)問(wèn)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(wú)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(guò)程中銑削力的分配對(duì)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(lái)得到理想的銑削力分配的建議。
　　 模態(tài)分析是用來(lái)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(lèi)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(xiàn)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(guò)有限元軟件ANSYS對(duì)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(guò)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(guò)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(cè)量結(jié)果分析，研究高速銑削參數(shù)對(duì)