基于过程模态的薄壁件铣削稳定性实验研究

针对复杂航空薄壁结构件数控铣削时的振动问题,对薄壁件铣削时变化模态参数对加工稳定性的影响进行了实验研究。对薄壁件铣削工艺系统的动力学模型进行了推导,建立了薄壁件铣削振幅响应与工艺系统结构参数的函数关系,利用模态实验分析不同工序状态下模态参数的演变过程,揭示了铣削过程中模态刚度和模态质量的变化对模态频率的影响规律,并依据模态频率变化规律进行了最佳主轴转速范围的初选,在此基础上通过薄壁件的状态振幅响应曲线进一步优化了主轴转速取值范围,提出了薄壁件恒转速切削和变转速的可行性切削方案,利用薄壁叶片进行了工程化验证。研究结果表明:基于模态参数结合薄壁件振幅响应曲线进行最佳主轴参数选择策略是可行的,能够为薄壁件铣削时参数的合理选择提供依据。     

大型铝合金薄壁件加工过程模态试验及有限元仿真

通过锤击激振法模态试验和有限元仿真对大型铝合金薄壁件铣削时的动态特性进行了研究。结果表明,第1阶固有频率为372. 6Hz,因此当刀具齿数一定,在选择机床主轴转速时,应避开大型铝合金薄壁件的1阶固有频率以避免铣削过程中发生共振。有限元仿真分析表明,第1阶模态表现为弯曲变形,第2阶模态表现为扭转变形,第3阶模态表现为二阶弯曲变形,第4阶模态表现为二阶扭转变形,第5阶模态表现为弯曲与扭转叠加变形,最大变形量出现在第4阶。有限元分析还发现,有辅助支撑装夹下铝合金薄壁件的固有频率比无辅助支撑装夹下的固有频率增大了10%,而最大变形量则降低了10%,且无论是否加辅助支撑,铝合金薄壁件的振动形态和趋势以及最大变形量发生的位置不变。     

铝合金平面薄壁件动态特性研究与建模

针对三类常见的铝合金材料(6061/7050/7075)薄壁件,基于锤击实验的方法,开展了考虑切削路径频响函数模态参数的识别研究,获得了其动态特性影响因素,并构建了考虑切削振动的薄壁件动态特性模型。研究结果表明：6061/7050铝合金薄壁件固有频率随切削路径向工件中线靠近而增加,7075铝合金薄壁件则变化不明显。该文所构建模型可有效预测薄壁件加工路径上模态参数的变化。     

切削参数对弯曲薄壁件变形规律的有限元仿真

钛合金薄壁件在切削加工时易产生弹性变形,降低薄壁件的加工质量。针对钛合金弯曲薄壁零件加工易变形的问题,建立了薄壁零件的有限元模型,研究了刀具在加工零件时不同位置和不同切削参数下对薄壁零件铣削变形的影响,确定了零件的最大变形点,并运用多指标正交试验确立了最优的刀具切削参数。     

基于变形控制的薄壁结构件高速铣削参数选择

首先对国内外有关研究薄壁件铣削加工变形的文献进行了回顾。然后,对不同切削参数下铣削力变化规律以及因铣削力引起的加工变形进行了理论分析与试验研究,并以此为基础提出了薄壁件高速铣削切削参数选择原则。试验结果表明,采用优化的切削参数不仅使薄壁件加工精度得到了保证,加工效率也大大提高。     

7075-T651铝合金薄壁件加工仿真研究

针对薄壁件加工中难以选择刀具几何参数和切削参数等问题,基于金属切削仿真软件Advant Edge建立了硬质合金圆柱铣刀高速铣削7075-T651铝合金薄壁件有限元模型,采用单因素试验法仿真分析了切削参数对切削力、切削温度的影响,以及圆柱铣刀的前角和刀尖圆弧半径对切削性能的影响。为薄壁零件加工中选择合理刀具几何参数与切削参数提供了可靠的依据。     

采用PATRAN/NASTRAN的滚刀主轴频率响应分析

采用有限元分析方法,运用PATRAN/NASTRAN软件,对零传动滚齿机YK3610的滚刀主轴进行模态分析,获得固有频率和振型。在此基础上分析滚刀主轴切削点在工作频率附近及其共振区的频率响应;研究滚刀主轴系统部分节点在其共振区的频率响应。分析结果表明:在工作频率内,主轴切削点的径向响应位移都比较小,能满足设计需求;滚刀主轴低阶固有频率均高于其工作频率,不会发生共振现象;通过在共振区的位移频响分析,发现主轴系统在共振的时候,主轴的后端振动幅值最大,是最危险点,由此提出几点提高主轴系统动静态特性的措施。     

不同体积分数的SiCp/Al复合材料回转体薄壁件模态分析

运用ANSYS软件对不同体积分数的SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳进行模态分析,得出了工件前20阶固有频率及各阶振型,研究了不同体积分数对工件固有频率的影响。结果表明:SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳各阶固有频率均较高,随着SiC体积分数的增加,各阶固有频率总体呈上升趋势,1阶和3阶固有频率随着体积分数的增加上升的趋势不太明显。该分析结果可为SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳零件的结构设计及切削参数的选择提供理论依据。     

磁流变液励磁固化夹持对薄壁件模态参数的影响分析

针对薄壁件加工颤振问题,以磁流变液作为相变装夹材料,研究磁流变液励磁固化夹持对薄壁件模态参数的影响。设计了一套悬臂式薄壁件磁流变液柔性夹具并进行了实验。实验测试了磁流变液的力-位移曲线;基于有限元材料库二次开发,仿真分析了磁流变液夹持下的薄壁零件模态参数变化规律;进行模态敲击实验,验证了薄壁工件模态参数变化规律。仿真与实验结果均表明,随着励磁电流增加,薄壁零件的固有频率增加,系统刚度增大,磁流变液柔性夹具励磁固化夹持效果增强。     

陶瓷刀具在大型薄壁加工件中的应用

分析优质合金钢的薄壁件质量不合格的原因,结合难加工材料的高速切削机理,改进工艺流程,提出利用陶瓷刀具实现大型薄壁件高速切削的可行性,澄清了利用陶瓷刀具加工的几个误区,并对切削过程中的注意事项及切削参数的选择提出一些建议。