基于两自由度被动阻尼器的减振铣刀设计

鉴于航空结构件中大长径比铣刀的刚性较差,严重制约了机床切削效率和加工精度的提高,建立了两自由度被动阻尼器的动力学模型,基于H∞优化准则对阻尼器的阻尼比和频率比进行优化,并分析其对减振性能的影响。提出一种内置两自由度阻尼器长悬伸铣刀结构,在模态和谐响应分析的基础上,设计加工出减振铣刀。模态测试和激振实验结果表明,相比无阻尼空心铣刀,减振铣刀的等效刚度提高了2.5倍,阻尼比提高了46.5%,刀尖频响函数的幅值降低了74%。切削实验表明减振铣刀能显著提高零件加工表面质量。     

被动阻尼减振铣刀的结构设计及振动特性分析

针对复杂薄壁件在铣削加工过程中出现的颤振现象,设计了一种基于被动阻尼减振技术的大长径比减振铣刀。建立了被动阻尼减振铣刀的动力学模型,推导出了最佳阻尼比、最优频率比和最大相对振幅,借助NX Nastran软件对被动阻尼减振铣刀进行了模态分析,利用ADAMS软件建立了被动阻尼减振铣刀的刚柔耦合模型,并进行了频域内响应仿真,结果表明,被动阻尼减振铣刀相较于实心铣刀刀杆和空心铣刀刀杆的最大响应幅值分别下降了37.2%和14.9%。     

被动阻尼减振铣刀的结构设计及试验研究

针对大长径比铣刀在加工过程中的颤振现象,设计了一种基于颤振抑制机理的被动式阻尼动力减振铣刀。分别从试验模态、颤振稳定性、切削力和表面形貌等方面将其与普通实心铣刀进行对比试验,验证了其抗振性能。结果表明:减振铣刀与普通实心铣刀相比,模态参数得到优化,颤振幅值减小约35.3%,且在相同切削参数情况下切削力降低,加工工件的表面质量显著提高。     

镁合金AZ91D的阻尼减振性能

为了解镁合金减振效果与频率、振幅等因素的关系,对AZ91D镁合金的实际减振行为有明确的把握,对镁合金AZ91D、变形镁合金AZ31、铝合金以及钢4种材料进行室温下的阻尼－频率测量,发现在相同振幅和频率下,镁合金AZ91D具有比铝合金、钢和变形镁合金高出3～5倍的阻尼性能,并在6 Hz左右出现阻尼峰。通过对镁合金与铝合金发动机箱盖在冲击脉冲载荷作用下的振动进行三阶模态分析,发现镁合金试件的阻尼比,除第三阶比铝合金试件稍微偏小外,其余各阶均高于铝合金试件。镁合金试样的第一阶模态阻尼比比铝合金试件高出17.6%,而第二阶模态阻尼比高出41.3%,另外镁合金试样的第一阶模态质量比铝合金试样高出45.0%,而第二阶模态质量高出15.3%,表明镁合金发动机箱盖在使用中镁合金的稳定性、抗冲击性能以及对冲击载荷的减幅等方面都具有良好的动力学表现。     

电流变阻尼器的频率自适应减振控制

在分析了影响电流变阻尼器的粘性阻尼和屈服阻尼的诸多因素后，提出利用多层电极结构来扩大阻尼器的可控范围。研制了一套可测试电流变阻尼器阻尼系数、响应时间和耗散功率的静特性测试系统。为了充分利用阻尼器的可控范围，对阻尼器与减振系统的匹配设计进行了研究。针对电流变阻尼器的阻尼力具有非线性的特点，提出了以平均阻尼匹配减振系统最佳被动阻尼的设计准则。最后利用电流变阻尼器对双层隔振系统，以正弦扫频信号作为激励，通过在线主导频率的识别，进行了自适应阻尼减振控制试验，结果表明共振频率和高频的振幅减振效果均达到３０％以上。     

大长径比铣刀复合减振技术研究

铣刀的长径比通常情况下远大于4,当刀具的长径比大于4时,在工作过程中会产生较大振动,对加工造成不利影响.针对此振动问题,设计一种基于动力减振法与阻尼材料减振法相结合的复合减振铣刀,利用AN-SYS有限元软件对其进行静态结构力学仿真分析、模态分析及谐响应分析,并将其与普通硬质合金铣刀刀杆进行对比.对比分析结果表明,复合减振铣刀的动态性能优于普通硬质合金铣刀,更适合高速铣削加工;普通硬质合金铣刀的静态性能较好,静刚度高于减振铣刀,具有较低的动态频率和动刚度,更适合载荷较大的低速铣削加工.     

分层式颗粒阻尼镗刀减振试验研究

构建了内置多段分层式颗粒阻尼器,改进了颗粒阻尼镗刀结构。在试验条件恒定的情况下,通过锤击试验对比分层式与整体式颗粒阻尼镗刀的阻尼效应,并利用切削试验比较相应加工工件的表面粗糙度。结果表明:在试验范围内,随着颗粒阻尼器层数的增大,镗刀的减振性先增强后减弱;三层式颗粒阻尼镗刀的抑振性最佳,其阻尼比达到了5.28%,较整体式提高了20.83%,且加工工件表面粗糙度R_a值为1.392μm,较整体式减小22.97%。     

基于颗粒阻尼的内燃动车组动力包构架多工况减振研究

减少转向架振动有利于控制铁路列车车体平稳,延长结构寿命,对动力包构架的减振研究工作有重要意义。基于颗粒阻尼对某型内燃动力总成(简称动力包)转向架构架进行减振研究,结合有限元方法和模态试验,分析转向架构架的动力学特性,确定颗粒阻尼器安装位置。建立颗粒系统—转向架构架的离散元模型,计算不同阻尼颗粒参数对应的能量耗散值,得出在给定工况下转向架构架最优阻尼颗粒参数。按照计算所得的最优参数,设计、制造、安装颗粒阻尼器,在动力包试验台架上对比分析各工况下转向架构架减振前后测点振动加速度。结果表明,在目标工况下,转向架构架振动幅值在垂向上减少60.7%;在其他档位时,转向架构架振动加速度幅值有15.5%到67.4%不等的减振效果,平均减振效果为49.33%,为转向架构架以及列车其他部件的减振提供了新方法和设计准则。     

颗粒阻尼用于鼓式制动器减振降噪

分析了颗粒阻尼用于鼓式制动器减振降噪的可行性,并对其阻尼特性进行了试验研究.建立某鼓式制动器的有限元模型,在考虑摩擦衬片和制动鼓之间摩擦接触的情况下,计算了当制动鼓周缘具有填装颗粒的孔洞时在制动工况下制动鼓的应力状况.向制动鼓周缘的孔洞填充不同材料、不同填充比的颗粒,通过试验获得静态下制动鼓模态阻尼比随颗粒参数的变化情况.结果表明,颗粒阻尼器可有效提高制动鼓的模态阻尼比,具有良好的减振降噪效果.     

组合式颗粒阻尼器的减振实验研究

提出了一种新型结构的组合式颗粒阻尼器,该阻尼器采用两层减振结构,外层为弹簧减振,内层为塑性阻尼减振。改变颗粒填充率、腔体间隙、弹簧刚度和填充颗粒材质后,研究了不同结构参数对该阻尼器减振性能的影响。结果表明：组合式颗粒阻尼器比传统的颗粒碰撞阻尼器具有更优秀的减振性能;钢球和颗粒的体积比约为1∶2且弹簧刚度值为主系统刚度值的10%以下时具有最好的减振效果;改变填充颗粒材质对减振效果影响不显著。     

球头铣刀加工倾角对切削力的影响

对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的加工倾角进行了理论研究,建立了加工曲面时刀具倾角的数学模型,并通过试验研究了高速铣削铝合金时刀具倾角对切削力的影响规律。随着刀具轴线相对于进给方向倾斜角度β的增大,切削力变化的趋势是减小;编制多轴数控加工程序时可以通过设置合理的刀具倾角来改善切削条件。     

Comparison and analysis of main effect elements of machining distortion for aluminum alloy and titanium alloy aircraft monolithic component

Main effect elements of machining distortion for aluminum alloy and titanium alloy aircraft monolithic component are investigated by finite element simulation and experiment. Based on an analysis of milling process characters, finite element models of machining distortion are developed. Considering the action of initial residual stress, finite element simulation and analysis of machining distortion for aluminum alloy aircraft monolithic component are performed. Initial residual stress, cutting loads, and coupling action of these two effect factors are taken into account, respectively, to perform finite element simulations of machining distortion for titanium alloy aircraft monolithic component. The finite element simulation results are compared with experiment results and found to be in good agreement, indicating the validation of the proposed finite element models. The research results show that the initial residual stress in the blank is the main effect element of machining distortion for aluminum alloy aircraft monolithic component, while cutting loads (including cutting force and temperature) are the main effect element of machining distortion for titanium alloy aircraft monolithic component. To decrease machining distortion of aluminum alloy aircraft monolithic component, the initial residual stress in the blank must be controlled first. Similarly, to decrease machining distortion of titanium alloy aircraft monolithic component, the cutting loads must be controlled first.     

AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃φ10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验.利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量.分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律....     

钛合金加工用铣刀的设计探讨

通过对钛合金切削性能的分析,选取合适的刀具材料,设计出合理的铣刀结构参数、几何参数,较好地实现钛合金的铣削。     

TC4钛合金深槽插铣加工

针对钛合金深槽开槽加工效率较低的问题,对TC4钛合金深槽进行插铣开槽试验研究,并对其已加工表面形貌、切屑形态、刀具磨损及切削效率进行了分析。结果表明:插铣加工表面粗糙度较大,铣刀的端面刃为主切削刃,刀具磨损主要发生在铣刀的端面刃。对于钛合金深槽的开槽加工,插铣加工切削过程平稳,具有比层铣更高的切削效率。     

切削参数对粗精铣合体刀具铣削加工表面质量的影响

采用硬质合金刀具,通过单因素实验对铸铝材料的表面铣削加工过程进行研究,获得最佳的切削参数,提高加工表面质量。实验以粗精铣一次完成工艺代替粗加工—精加工分步完成的加工工艺,研究粗精铣合体刀具加工中最佳的切削参数组合。实验结果表明,对于铸铝零件,切削加工的最佳切削参数组合为:切削速度v=3000r/min、进给量f=1000mm/min、背吃刀量a p=0.3mm。通过比较不同工艺下切削参数与表面质量之间的关系,得出在相同表面质量的要求下,粗精铣合体刀具在铣削过程可简化加工工艺,缩短加工时间。     

航空钛合金铣削过程有限元数值模拟

基于材料损伤理论确定了切屑分离准则,建立了钛合金TC4构件铣削过程的有限元模型,利用商业有限元软件(ABAQUS),在给定切削参数条件下,采用不同几何参数(前角、后角、螺旋角)的刀具对钛合金TC4的铣削过程进行了有限元模拟,研究了切削力和切削温度随刀具角度变化的规律,结果表明:铣刀的前角在10°~20°,后角为12°~20°,螺旋角为30°~45°时比较适合钛合金TC4的铣削。     

钛合金铣削刀具设计方法研究

钛合金属典型的难加工材料,文中从介绍钛合金的加工特点入手,提出一种新的钛合金铣刀设计方法,加工实践表明,该铣刀可提高切削效率及刀具寿命,改善钛合金切削加工困难状况。     

含Si涂层刀具铣削复合铝2024的性能研究

选用含Si涂层、TiAlN涂层和未涂层的整体硬质合金四刃平底立铣刀,在相同的切削参数下进行复合铝2024的铣削加工试验。试验结果表明:含Si涂层铣刀具有良好的耐磨性,在切削过程中刀刃磨损均匀缓慢,刀具使用寿命长,加工表面光洁度好,是铣削复合铝2024的理想刀具。     

钛合金型腔圆角高速铣削特征研究

钛合金型腔圆角加工容易发生切削负载增大和颤振等现象,导致圆角表面质量较差,难以实现钛合金高效加工。通过钛合金型腔圆角铣削试验,基于铣削力和圆角表面质量检测,分析内圆角铣削特征和原理,并优化铣削参数。试验表明:采用小切削宽度的高速加工,可实现钛合金内圆角的高效加工;在Vc=90m/min,ft=0.06mm/t,ap=20mm,ae=1mm切削参数组合下,切削力相对较小,加工效率高,切削表面质量高。