变工况3维铣削稳定性预报方法研究

传统铣削稳定性预报大多仅针对切削宽度恒定的定工况,其结果并不适用于在切宽具有时变特征的变工况下指导选取无颤振铣削工艺参数.为此,以再生型铣削颤振机理为理论基础,通过推导基于时变径向切削宽度的刀齿切入/切出角,并综合考虑切削过程阻尼与刀尖点动力学行为非对称性,构建变工况两自由度铣削动力学模型;进而,在由转速、轴向切深、径...     

整体叶盘侧铣加工颤振可靠性预测

整体叶盘侧铣加工中,叶片薄、刀具悬长大,极易发生颤振.颤振留下的波纹面,对整体叶盘的表面粗糙度及服役性能影响极大.为了准确预测整体叶盘侧铣加工的稳定性,考虑随机变量对加工稳定性的影响.应用动态结构系统的可靠性分析法——一次二阶矩法,建立了整体叶盘侧铣加工系统的颤振可靠性模型;该模型以结构参数和主轴转速为随机变量,以颤振...     

基于切削稳定理论的铣削材料去除率

针对铣削加工,为保证切削效率,建立主轴转速、轴向切深和径向切深的三维稳定性极限图,以工件材料最大去除率为优化目标,合理选择切削参数,从而在保证切削加工质量的前提下,更快、更好地完成铣削加工.仿真结果表明:由于不同铣削系统的动态特性不同,稳定条件下最大材料去除率随径向切削深度的增大的变化趋势差异明显,因此,需要对不同系统进行具体分析,才能找到切削参数的最佳匹配.     

高能效高速稳态铣削参数优化

为了提高铣削加工的能量利用率,提出了一种以无颤振切削为约束条件,以能量利用率为优化目标的铣削参数优化方法.基于机床的能耗特性,建立了提高能量利用率的无颤振铣削参数优化模型.利用切削稳定域图确定主轴转速的优化区间,利用切削力、切削功率、切削速度等条件确定切削深度、切削宽度及进给速度的优化区间,并通过合理选择各参数的优化步长快速获得切削参数.以五轴雕铣机为实验机床,45#钢为切削材料进行了验证试验,结果表明,该参数优化方法使能量利用率得到了较大提高.     

TC4钛合金高速铣削参数对表面完整性影响研究

文章研究了用硬质合金刀具高速铣削TC4钛合金时,铣削参数对表面完整性(表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和微观组织)的影响,以期为优化TC4钛合金高速铣削参数,及进行表面完整性控制研究提供相关的实验数据基础.主轴转速(r/min)依次选择3 000、6 000、8 000、10 000,轴向切深分别选择0.15 mm和0.25 mm,每齿进给量恒为0.05 mm/z.结果表明:主轴转速对表面粗糙度、表面形貌、显微硬度的影响显著;轴向切深对表面粗糙度和表面形貌的影响比较显著,对硬化深度和硬化程度影响不大;主轴转速和轴向切深对微观组织的影响不明显;在实验参数范围内,当转速为8 000 r/min、轴向切深为0.15 mm时,可以获得最好的表面完整性,此时,表面粗糙度为0.313 μm、硬化深度为0.06 mm、硬化程度为15%、微观组织无明显变化.     

复合材料后掠机翼的气动弹性剪裁方法研究

提出了一种混合多级结构优化算法,以大展弦比复合材料后掠机翼为研究对象进行了气动弹性剪裁设计。在满足强度、变形约束等前提下,以梁、肋、蒙皮厚度,对结构重量进行最小化设计;继续以减重为目标,满足颤振速度的约束,优化蒙皮各铺层的比例,并分析了优化中铺层比例对颤振速度的影响;采用遗传算法优化蒙皮的铺层顺序,以增大机翼的颤振速度。研究表明:混合多级结构优化不仅可以减轻机翼的结构重量,还能大大提高机翼的颤振速度;铺层比例优化结果表明较高的±45°铺层比例能使刚度分布更加合理高效。     

正交车铣复合加工的切削用量优化

针对正交车铣复合加工的生产效率和生产成本多目标的切削用量优化问题,确定了切削速度、轴向进给量、工件转速为优化设计变量。建立了正交车铣复合加工的优化目标函数。从机床、工件、刀具的特性等方面考虑,建立了约束条件方程。采用统一目标法求解了正交车铣复合加工的切削用量优化.     

磁流变智能镗杆的切削颤振抑制机理研究

针对深孔镗削过程中的颤振问题,提出了一种基于磁流变液的智能镗杆构件,并根据深孔镗削颤振的特点建立了磁流变智能镗杆切削系统的动力学模型.结合该模型对镗削系统的稳定性进行了分析,发现当通过调节磁场强度使系统刚度或阻尼增大时,切削系统的稳定性将明显提高,同时对系统固有频率与稳定性的关系也进行了分析,发现随着系统固有频率的减小或增大,系统稳定性极限叶瓣曲线将向左或向右平移,其条件稳定区域也将随之发生改变.当系统不稳定时,只要适当改变系统固有频率,就可以使切削系统处于稳定区域内.为了验证抑振机理,对磁流变智能镗杆系统进行了切削颤振控制实验研究,结果表明,通过控制切削系统的固有频率在一定的范围内封闭型变化,可以有效地抑制镗削过程中颤振的发生.     

基于多工序回弹补偿的大型汽车覆盖件成形优化

针对某品牌SUV汽车大型覆盖件成形过程存在的易起皱、破裂和回弹等质量问题,进行了工艺参数多目标优化和回弹补偿优化.首先,以最大增厚率和最大减薄率为评价目标,利用正交试验和Design - Expert软件对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数进行多目标优化,并确定最优工艺参数组合; 其次,以最大回弹量为评价目标,利用多工序补偿法对拉延模和修边冲孔模进行回弹补偿,并对最优冲压工艺参数组合和回弹补偿面进行仿真分析和试模实验.研究表明:优化后的成形工艺参数能够防止零件破裂,减少起皱以及降低最大增厚率和最大减薄率; 多工序回弹补偿能够有效控制回弹量,减少整形工序.本文的优化方案可为提高大型汽车覆盖件的成形质量和节约成本提供参考.     

面向数控机床运行状态的切削稳定性预测研究

切削加工过程中出现的颤振失稳现象,是限制机床加工质量和加工效率的主要因素。传统切削稳定性预测模型大多基于机床静止状态下的动力学特性,并采用恒定的切削力系数表征不同的切削条件。但在加工过程中,系统动力学特性和切削力系数会随着主轴转速等影响因素而变化,导致预测的切削稳定性叶瓣图在实际工程运用中出现偏差。针对机床运行状态下切削稳定性的准确预测问题,提出一种切削稳定性叶瓣图修正方法。该方法以刀具系统动力学特性与切削力系数为研究对象,首先建立主轴转速样本信息,将考虑转速效应的主轴轴承运行刚度写入机床有限元模型中,获取刀尖频率响应函数及其对应的各阶模态参数,以此结合模态拟合法和插值算法重构任意转速下的刀尖频响函数,同时以各切削参数为变量构建切削力系数响应面预测模型,进而将与转速对应的刀尖频率响应函数和不同切削条件下的切削力系数作为传统切削稳定性预测模型的输入,并通过结合自适应粒子群算法共同求解各转速下的极限切削深度,从而在全转速范围内绘制切削稳定性叶瓣图。将该方法应用于1台3轴立式加工中心的实际工序中,采用多组预测的无颤振切削参数进行切削实验,并通过切削力信号的频谱分析判定切削过程中未出现颤振,验证了稳定性叶瓣图修正方法的有效性,为无颤振切削参数的合理选择奠定了技术支持。     

薄壁零件高速铣削振动影响因素研究

铣削振动埘薄壁零件的加工过程有很人的影响.进行了薄壁件动态特性分析工艺试验,在不同走刀顺序、小同切削参数下进行了振动位移动态信号分析,对试验结果进行了讨论;研究了几种切削参数对薄壁零件加工颤振的影响,通过对比,得到了系列有益的结论:为了保证薄壁零件加工过程的平稳和加工质量,应采用火径向切深、小轴向切深的切削方式、选择合适的每齿进给量和切削速度等,为进一步研究薄壁件切削加工动态特性、进行切削参数优选奠定了基础.     

面向广义动态加工空间的机床切削稳定性研究

为了研究加工过程中变化的刀尖频响函数导致机床切削参数选择的不确定性,以主轴转速与运动部件位置为研究对象,提出基于广义动态空间的机床切削稳定性研究方法。该方法结合切削颤振理论与切削试验,推导工况下刀尖频响函数计算公式,通过引入正交试验法规划切削试验方案,确定主轴转速与运动部件位置对切削稳定性的影响程度以及最优参数组合,同时计算刀尖频响函数研究机床处于不同转速及位置的颤振稳定域图预测。将该方法运用于某型立式加工中心,识别主轴转速与主轴箱Z向进给位置显著影响切削稳定性,并确定刀具最优姿态,通过计算刀尖频响函数绘制颤振稳定域图,结合切削试验验证了该方法的有效性,为实际加工合理选择切削参数提供技术支持。     

铣削加工3维稳定性预测

传统的2维稳定性极限预测图反映不出进给量对切削稳定性的影响,针对这个问题,提出通过建立与进给量相关的切削力系数模型以反映进给量对切削稳定性的影响.该模型表示为以每齿进给量为变量的二次多项式方程.采用二次回归组合设计方法设计一组变进给量的中心复合试验,通过测量铣削力得到在特定切削条件下的切削力系数,根据最小二乘法估计回归系数.模型的可靠性通过其显著性检验证明,模型的预测能力通过预测铣削力和测量铣削力的拟合情况进行验证.基于该切削力系数模型,在稳定性极限预测中引入进给量因子,使2维稳定性图转化为3维稳定性图,表示出转速、进给量与临界稳定的轴向切深之间的非线性关系.     

面向表面粗糙度约束的铣削过程参数优化

在6061铝立铣过程中考虑到控制工件表面粗糙度的要求，人为选择的铣削参数可能比较保守，导致材料去除率降低、制造成本高。以表面粗糙度为约束条件，以最大材料去除率为目标，基于极端提升法(extreme gradient boosting, XGBOOST)建立以主轴转速、进给速度和切深为优化对象的表面粗糙度回归模型，利用遗传算法对主轴转速、进给速度和切深三个铣削参数进行优化。利用遗传算法的多目标优化特点得到较优的铣削参数。通过4组优化结果可以看出，表面粗糙度的最大变化只有0.048μm,而最小的材料去除率提高了2 458.048 mm³/min,在达到表面粗糙度的要求下，提高了加工效率，减小制造成本，具有良好的优化效果，在实际加工中具有一定的指导作用。     

数控机床切削加工过程颤振抑制技术的研究

本文分析了数控机床加工过程中切削颤振的产生机理,总结了国内外对切削颤振抑制理论实践的研究现状,探讨了通过控制主轴转速抑制颤振的原理、方法、可行性,并提出了基于计算机仿真技术对加工过程进行动态仿真的一般方法,从而为提高加工效率提供可循的加工依据.     

飞机蒙皮柔性夹持数控切钻技术应用研究

飞机蒙皮柔性夹持数控切钻技术是基于可重构的柔性夹持工装,通过五坐标龙门铣床进行蒙皮切边和钻孔的工艺方法.飞机蒙皮的柔性夹持数控切钻技术不仅实现了整个加工过程的数字量传递,提高了蒙皮切边、钻孔精度,同时,由于减少了刚性专用工装的投入,降低了飞机研制成本,缩短了飞机研制周期.     

陶瓷材料超声铣磨加工的实验研究

对陶瓷材料的超声铣磨加工系统的结构与工作原理进行分析,并采用超声振动实验系统对陶瓷材料进行超声磨削加工正交实验,研究不同工艺参数对超声加工陶瓷材料表面粗糙度的影响。实验表明:与传统机械加工相比,超声加工能够使工件的表面粗糙度值降低;当振幅最大、主轴转速最大、进给速度最小、切深最小时,得到的加工表面粗糙度值最小;加工参数对粗糙度值影响大小依次为:进给速度、主轴转速、振幅和切削深度。     

车铣加工薄壁回转体的谐响应分析

建立了车铣加工薄壁回转体的动力学模型,并通过实验对其进行了不同切深的谐响应分析,确定出不同厚度的薄壁件在不同切深时受迫振动的频率范围.     

基于响应曲面法的板料渐进成形最大减薄率预测与分析

以典型方锥台件为成形对象,考虑了层间步距、板材厚度和工具头直径3个工艺参数,首先,使用Box-Behnken方法设计了15组实验,并使用超声波测厚仪获得成形件侧壁上沿深度方向的厚度变化趋势。测得的数据表明,在渐进成形过程中厚度变化并不是一直遵循正弦定律的,而是出现了过度减薄的现象。然后,应用响应曲面法建立了3个工艺参数与制件的最大减薄率之间的二阶响应曲面模型,分析了3个工艺参数独自及其相互作用对最大减薄率的影响。研究结果表明,最大减薄率随工具头直径的减小和步距的增大而增加,但受板材厚度影响较小。最后,以获得最大减薄率的最小值为目标优化工艺参数,得到了最优工艺参数组合:层间步距为2mm,板材厚度为1.27mm,工具头直径为10mm。研究结果对避免渐进成形件过度减薄及提高成形质量具有指导意义。     

汽轮发电机组滑动轴承稳定性优化设计及分析

分析了200MW汽轮发电机组稳定性,以稳定裕度、失稳转速和灵敏度为目标对椭圆轴承的主要参数进行优化分析.结合汽轮发电机组的工作特性提出稳定性优化的主目标法,建立了灵敏度分析的表达式,给出了优化分析的结果和轴承参数优化下低频模态的特征值与振型.