航空铝合金薄壁件加工变形有限元仿真与分析

综合考虑薄壁件粗精加工工序,建立了薄壁件铣削加工全过程三维有限元模型,系统地研究了残余应力施加、切削力建模及动态加载、材料去除等加工过程建模所涉及的关键技术.通过自行构建的加工仿真平台,对处在不同毛坯初始残余应力分布情况下的薄壁件分别进行了加工过程模拟.仿真结果表明,加工过程中残余应力对切削力引起的薄壁件加工变形具有重要影响,较大的初始残余应力导致薄壁件侧壁首末自由端附近产生加工变形波动,容易引起或加剧切削振动, 严重影响其加工精度及表面质量.     

静态铣削力作用下的薄板大变形有限元分析

随着对航空产品性能要求的进一步提高,现代航空工业中广泛使用整体薄壁结构零件.针对薄壁类零件刚性差,在加工过程中很容易发生大变形的情况,对薄壁件的大变形问题进行了研究分析.在冯卡曼方程的基础上,建立了在静态铣削力作用下,薄板大挠度的微分平衡方程和悬壁板的边界条件,并通过有限元软件ANSYS10.0对薄板的大变形进行了分析计算.在计算过程中,分别考虑了切削力、切削位置(x和Y方向)以及板厚对于薄板大变形的影响,结果表明:必须选择合适的切削参数,以保证零件的加工精度和加工质量,从而提高零件的加工效率.     

特种蓄能器壳体加工方法的研究

针对特种充气式蓄能器壳体的加工，分析了难切削金属材料薄壁零件的加工特点，提出了加工过程中工件的合理装夹方法，研究了选用合适的刀具材料、优化刀具几何参数及切削参数等措施对零件加工质量的影响。     

薄壁零件的制造工艺研究现状

薄壁零件制造过程中的变形控制研究是现代制造领域的重要课题。介绍了薄壁零件的结构特点,分析了加工变形的影响因素,表明材料与结构、装夹工艺、切削力与切削热、以及残余应力是造成薄壁零件变形的主要原因。并在此基础上总结了相应的控制方法,给出了相关技术的发展趋势。只有考虑薄壁件全局的影响因素,结合理论建模、仿真分析和试验相结合的手段才能更好地进行薄壁件产品加工变形的分析与控制,提高薄壁件量产的成品率和加工质量,为控制薄壁零件变形提供了依据。     

轴承环薄壁件切削工艺优化技术研究

根据主成分分析法的优化理论,以轴承环薄壁零件为例,以加工质量为优化目标,对轴承环薄壁件的切削工艺参数进行了优化,获得外圆半精加工、精加工时的最优工艺参数,加工后零件表面粗糙度为0.38μm。利用Ansys软件对轴承环的半精加工、精加工过程进行了切削模拟仿真分析,零件变形量为0.000034mm,分析结果满足轴承环零件形位公差的要求,为轴承环以及同类薄壁零件加工质量与效率的提高提供了理论基础和技术途径。     

刀具振动与加工表面形貌分布特性的关联分析

为探究大螺距螺纹车削加工中刀具振动对加工表面形貌沿工件轴向分布特性的影响,进行螺距16 mm外螺纹的车削实验,获取刀具振动时域特征参数和加工表面形貌特征参数沿工件轴向分布的行为序列;采用灰色关联分析方法,研究刀具左刃、右刃切削大螺距螺纹时,沿切深方向、切削速度方向和轴向进给方向上刀具振动对螺纹面加工表面形貌分布特性的影响;对比两次不同切削方案的实验结果发现,刃口半径、后角和切削次序等参数直接影响刀具振动与加工表面形貌分布特性之间的关系,调整上述工艺参数可改变刀具振动对加工表面形貌的影响特性。     

生死单元法分析薄壁件加工变形

针对零件中薄壁结构在机械加工中容易产生变形从而影响其加工精确度和加工质量的情况.对薄壁结构特点进行了分析,建立了有限元分析模型,并采用有限元中生死单元以及移动载荷施加技术实现了对切削加工过程的模拟,得到了典型薄壁结构在不同走刀路径下的加工变形规律,并对典型薄壁结构进行了切削加工实验,进一步验证了有限元分析的正确性.研究结果表明,采用有限元中生死单元技术以及移动载荷施加方法可以模拟材料的切除过程,并且在薄壁加工时,采用两边按一定的背吃刀量进行循环往复的加工方法能够有效控制薄壁的加工变形.     

初始残余应力和切削残余应力对薄壁件加工变形的影响

为了研究毛坯件的初始残余应力和切削加工过程中产生的切削(残余)应力对薄壁件变形的影响,对铸造铝合金锥形体毛坯薄壁件进行钻孔法残余应力测试,根据测试结果分别建立包含初始残余应力的有限元切削模型、没有初始残余应力的有限元切削模型及采用有限元生死单元法的模型,并进行分析.3种模型的对比结果表明:初始残余应力与切削(残余)应力均对加工结束后工件的变形产生显著的影响,其中切削(残余)应力对于变形的影响最大.     

石蜡辅助加固钛合金薄壁件铣削稳定性研究

针对钛合金薄壁件刚度低、加工过程容易产生让刀、振动等问题,采用石蜡辅助加固的工艺措施,通过采用石蜡加固提高工件刚度的方法来实现钛合金薄壁件的加工稳定性。设计石蜡填充钛合金框类薄壁件铣削实验,对实验过程中的振动加速度信号和已加工表面质量进行分析对比,并研究石蜡辅助加固对钛合金薄壁件加工性能改善的作用机理。结果表明采用石蜡辅助加固能够有效提高钛合金薄壁件加工过程中的稳定性。     

镁合金切削加工研究

通过对镁合金材料的切削性能进行分析和探讨,结合某鱼雷安装板进行了切削方法研究,通过零件加工试验,总结了镁合金材料加工的切削参数和装夹,设计了专用工装,找到了适用于切削镁合金的刀具材料、刀具几何参数、切削参数,并针对镁合金材料特点,提出了加工过程注意事项,为加工镁合金材料提供了加工经验。     

薄壁零件的切削颤振研究进展

刀具与工件之间的颤振,一直是学术界和工程界的研究热点。薄壁结构零件由于自身结构特点,在加工过程中极易发生变形和切削颤振,这对提高加工质量和加工效率十分不利。回顾切削颤振的机理研究历史,尤其是铣削加工稳定性的机理、动力学模型以及薄壁结构零件铣削颤振的研究情况,并综合介绍国内外在颤振预报与控制方面的研究进展,为最终实现减小或消除加工颤振的研究目的提供有益的参考。     

Vibrations in High Speed Milling of Thin-walled Components

Thin-walled structures have been widely used in the aerospace industry. The dynamic interaction between the milling cutter and thin-walled workpiece can easily lead to vibration. This paper investigates the vibration caused during milling the thin-walled workpiece on the NC machining center, presents a theoretical milling vibration model of thin-walled beam. The model was verified by using milling experiments and numerical simulations. Some valuable conclusions are derived, this will be references to scientific research and guides to the vibration-free milling of thin-walled structures at different cutting speeds.     

Vibrations in High Speed Milling of Thin-walled Components

Thin-walled structures have been widely used in the aerospace industry.The dynamic interaction between the milling cutter and thin-walled workpiece can easily lead to vibration.This paper investigates the vibration caused during milling the thin-walled workpiece on the NC machining center,presents a theoretical milling vibration model of thin-walled beam.The model was verified by using milling experiments and numerical simulations.Some valuable conclusions are derived,this will be references to scientific research and guides to the vibration-free milling of thin-walled structures at different cutting speeds.     

铸铁材料高速铣削机理的研究

本文分析了铸铁脆性材料的切削变形过程；试验研究了刀具材料、工件材料、切削用量、刀具几何参数等因素对刀具磨损的影响；最后总结出了高速铣削铸铁材料的几点结论。     

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...     

超声振动辅助微细铣削工件动态位移分析

为了探索改善微细铣削加工条件、提高微细铣削加工精度的新途径,研究了利用超声振动辅助微细铣削对工件动态变化的影响.计算分析了普通铣削和超声振动辅助铣削加工时主切削力波形特点,建立了刀具/工件振动系统模型,理论计算了施加超声振动前后工件的动态位移,并以2A12为实验材料进行了铣槽实验验证.理论分析和实验结果表明,进给方向超声振动辅助微细铣削可以获得近似脉冲状的切削力,获得均匀细小的切屑,同时减小工件在切削加工中的动态变化,有助于提高加工尺寸精度.     

A synthetic criterion for early recognition of cutting chatter

Cutting chatter is a violent self-excited vibration between a tool and a workpiece. Its negative effects mainly include poor surface quality, inferior dimensional accuracy, disproportionate tool wear or tool breakage, and excessive noise. Therefore, early recognition and online suppression of chatter vibration are necessary. This paper proposes a novel synthetic criterion (SC) for early chatter recognition. The proposed SC integrates standard deviation (STD) and one-step autocorrelation function (OSAF). Moreover, this paper revised the fast algorithm of OSAF. We can quantitatively divide a chatter vibration signal into three stages, which are stable stage, transition stage and chatter stage according to the SC. Compared with STD, the SC can improve the reliability of chatter recognition and the threshold of SC is not sensitive to variable cutting conditions. This paper presents an original algorithm of SC and its fast algorithm in detail. The fast algorithm of SC in this paper improves the computation efficiency compared with the original algorithm of SC. To validate the effectiveness of the proposed SC, a series of milling experiments were conducted under different cutting conditions. In these experiments, the vibration signals were acquired by two accelerometers mounted on the spindle house. The experimental results showed that the proposed SC could effectively recognize chatter vibration at an early stage of chatter vibration, which saved valuable time for online chatter suppression.     

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.     

万能工具铣床动态特性分析及结构动力修改

以X8140万能工具铣床平铣工况为研究对象，对其在典型工况下进行相对激振动态试验，获得反映其动态特性的试验数据，辨识出该铣床的模态模型，在动力分析的基础上，找出了影响该铣床铣削加工能力和加工精度的薄弱模态及主振部件，并结合主振部件的结构特征，制定了结构动力修改方案及措施，结构改进后，该铣床的切削加工能力和加工精度得到了较大幅度的提高。     

基于Rényi熵的铣削过程稳定性预测研究

颤振现象会严重制约铣削加工的质量与效率。为实现无颤振高效铣削,提出了一种基于Rényi熵的铣削过程稳定性时域预测方法。即先用变步长龙格-库塔法求解铣削动力学微分方程,获得振动位移、切削力等时域信号;再计算仿真时域信号的Rényi熵并依据设定的颤振阈值确定给定切削条件的铣削稳定性。将仿真得到的稳定性叶瓣图与颤振验证试验结果进行对比,验证了所提出预测方法的正确性。