薄壁框结构件铣削加工三维稳定性基础研究

论文摘要

针对薄壁多框体结构件铣削加工中出现的颤振,通过理论分析、工艺系统动态实验、计算机数值模拟等方法,对铣削加工稳定性基础理论进行了研究；对薄壁件铣削加工动态特性进行了有限元分析；对薄壁件铣削加工中出现的颤振进行了三维稳定性分析,为抑制薄壁件铣削加工中的颤振,实现薄壁件的稳定性加工奠定了基础。在铣削加工稳定性基础理论研究方面,分析了再生颤振产生机理及基于叶瓣图稳定性评价方法；依次研究了铣削加工二维稳定性理论、三维稳定性理论及一维稳定性理论,并建立了相应的动态铣削力模型、给出了相应的铣削稳定性极值推算方法及叶瓣图的绘制方法。在薄壁件铣削加工动态特性有限元分析方面,建立了立铣铣削力学模型；阐述了有限元分析必要的铣削参数选择原则；对薄壁件铣削加工进行了模态分析,分析了薄壁件铣削加工不同加工步下的模态,包括固有频率和振型；对薄壁腹板铣削加工的动态特性进行了分析,详细地研究不同转速下腹板铣削加工不同加工步下的动态特性,并分析了不同转速下的最大位移。在薄壁件铣削加工三维稳定性分析方面,绘制了薄壁侧壁铣削加工二维叶瓣图,分析了不同的模态参数如固有频率和不同的铣削参数如径向切深对铣削加工稳定性的影响；绘制了侧壁逆铣和顺铣时的三维叶瓣图,对其进行了三维稳定性分析；绘制了腹板铣削加工二维稳定性叶瓣图,分析了不同的模态参数如模态叠加对稳定性的影响；绘制了基于三维稳定性理论和径向切深、轴向切深和主轴转速的腹板铣削加工三维稳定性叶瓣图,对其进行了三维稳定性分析；研究了不同加工步下腹板铣削加工的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表目录
• 主要符号表
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 切削颤振分类
• 1.2.2 铣削加工稳定性研究现状
• 1.2.3 薄壁件铣削加工稳定性研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 铣削加工稳定性基础理论研究
• 2.1 再生型颤振机理
• 2.2 李雅普诺夫切削稳定性判据
• 2.3 基于叶瓣图的铣削稳定性评价方法
• 2.4 二维铣削稳定性理论
• 2.4.1 考虑再生颤振的二维动态铣削力模型
• 2.4.2 二维铣削稳定性极值推算
• 2.4.3 二维稳定性叶瓣图绘制流程
• 2.5 三维稳定性理论
• 2.5.1 考虑再生颤振三维动态铣削力模型
• 2.5.2 三维铣削稳定性极值推算
• 2.5.3 三维稳定性叶瓣图绘制方法
• 2.6 一维铣削稳定性理论模型
• 2.7 切入角与切出角的计算
• 2.8 本章小结
• 3 薄壁件铣削加工动态特性有限元分析
• 3.1 立铣铣削力模型
• 3.1.1 立铣铣削力建模
• 3.1.2 铣削力系数识别
• 3.1.3 立铣铣削力仿真
• 3.2 有限元法及ANSYS软件概述
• 3.2.1 有限元法的基本思想
• 3.2.2 ANSYS软件简介
• 3.3 薄壁件几何模型
• 3.4 铣削参数的选择
• 3.4.1 刀具的选择
• 3.4.2 走刀路径的选择
• 3.4.3 铣削用量及装夹
• 3.5 薄壁件铣削加工模态分析
• 3.5.1 模态分析概述
• 3.5.2 有限元模型处理
• 3.5.3 边界条件
• 3.5.4 计算过程
• 3.5.5 结果分析
• 3.6 腹板铣削加工动态特性分析
• 3.6.1 瞬态动力学分析概述
• 3.6.2 计算过程
• 3.6.3 结果分析
• 3.7 本章小结
• 4 薄壁件铣削加工三维稳定性分析
• 4.1 铣削加工系统模态参数识别
• 4.2 MATLAB简介
• 4.3 薄壁侧壁铣削加工稳定性分析
• 4.3.1 固有频率对稳定性的影响
• 4.3.2 阻尼比对稳定性的影响
• 4.3.3 刚度对稳定性的影响
• 4.3.4 动刚度对稳定性的影响
• 4.3.5 径向切深对稳定性的影响
• 4.3.6 铣刀齿数对稳定性的影响
• 4.3.7 铣刀半径对稳定性的影响
• 4.4 侧壁铣削加工三维稳定性分析
• 4.4.1 逆铣
• 4.4.2 顺铣
• 4.5 薄壁腹板铣削加工稳定性分析
• 4.5.1 模态叠加对稳定性的影响
• 4.5.2 单模态参数改变对多模态系统稳定性的影响
• 4.5.3 模态对称性对稳定性的影响
• 4.6 腹板铣削加工三维稳定性
• 4.6.1 基于三维稳定性理论
• 4.6.2 基于径向切深、轴向切深和主轴转速
• 4.7 不同加工步下的腹板铣削加工稳定性
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录