1、“.....通过实验验证铣削力模型和有限元仿真模型的可靠性及刀轨优化方案的有效性。论文主要创新点基于分析侧铣加工特点,建立了侧铣加工的静态力学模型,为有限元模型提供了准确的力学边界条件。建立受力模型变形模型材料去除算法,通过各模块之间的迭代达到个平衡状态,实现对加工变形的较准确预测。开展叶片曲面侧铣加工变形数值模拟,并提出了数控补偿策略。本章小结通过系统分析薄壁件加工的研究背景和现状,阐述了本文的研究意义主要研究内容和创新点。是较早提出这种思想的学者之。基于该思想,等建立了切屑厚度可变的切削力模型。切削力系数可以直接使用试验测得的切削力进行标定得到,还可以利用基于切削机理推导出的公式并使用正交试验数据进行确定。针对平头立铣刀,等详细介绍了分别从试验所测切削力以及从正交切削试验数据两种不同角度来确定切削力系数的方法。等则基于实测切削力数据建立了任意立铣刀铣削过程中切削力系数的通用表达式......”。
2、“.....近年来,随着计算机模拟技术的发展,国外些学者利用有限元软件建立了切削力分析计算模型,这些模型在定程度上为新设备新工艺试运行提供了可预测的切削力量级,具有很高的参考价值。同时,还有些学者将模糊控制神经网络等高科技手段引入切削力研究领域并取得了定的科研成果,从而对切削力的深入研究起到了重要推动作用。薄壁件加工变形的有限元分析在薄壁件的铣削加工过程中,由于低刚度所造成的变形是个关系到最终加工质量和精度的举足轻重问题。随着有限元技术的发展,特别是些商业化有限元软件的开发,以及试验手段的不断改进,对薄壁件的变形问题已经能够进行定量分析。现有的研究文献大致分为两个方面仅考虑工件变形的模型和加工中同时考虑工件与刀具变形的模型。仅考虑工件变形的模型这种模型认为刀具刚度远大于工件刚度,因而将工件变形列为表面误差的主要因素。王志刚等在假设刀具为刚体且忽略变形反馈影响的情况下......”。
3、“.....同时,该模型中施加的铣削力是根据经验公式估算的切削力平均值,不能反映铣削加工中铣削力周期性波动的特点以及铣削力沿刀刃方向的分布规律,对变形量的预测精度有定影响。等则应用神经网络理论和有限元分析方法,建立了薄壁件铣削过程中加工变形和表面误差的柔性预测模型。之后,等通过采用有限元分析方法,建立了考虑切入切出角变化的工件变形和表面误差的柔性预测模型。刀具变形和工件变形同时考虑的模型等较早研究了三边夹紧固定,边自由边界条件的矩形薄壁板的铣削变形模型。该模型的特点在于同时考虑刀具和工件变形,且因工件夹持刚度较大,忽略了刀具和工件变形的耦合效用。为寻找刀具和工件变形的耦合关系,等从理论上提出系结构,同时开发出薄壁零件多步切削加工模拟环境的软件原型。针对薄壁零件的高速加工研究作为减少薄壁件变形又方法,等采用高速铣削来控制铝合金零件的加工变形......”。
4、“.....主要集中在浙江大学和南京航空航天大学以及北京航空航天大学。中国物理工程研究院孔金星针对薄壁零件的精密加工,提出了优化工件结构改进工装采用高速切削等方式定性控制变形的方法。郑联语等研究了改进薄壁零件数控加工质量的进给量局部优化方法,定性地提出修改切削参数确定关键区域等优化手段。刘艳明等基于神经网络优化方法,建立了机械加工中切削用量的种优化模型,进行刀具路径的规划。武凯等在分析了立铣的空间力学模型的基础上,利用有限元软件模拟了航空薄壁件的加工变形规律,并给出了优化的切削参数。王志刚等提出种误差补偿方法来减少让刀误差,从而控制薄壁件的加工精度。通过分析和实验建立切削力模型,运用有限元软件对典型薄壁框体零件的加工变形进行分析计算,根据有限元分析结果,提出精加工数控编程时使刀具在原有走刀轨迹中根据变形程度附加个偏摆,补偿因变形而产生的让刀量,可基本消除让刀误差......”。
5、“.....李益锋等考虑两个方向上对刀具轨迹进行修正,更进步提高了补偿精度,但仅对矩形板零件进行了补偿,而没有对复杂零件加工进行补偿。从以上文献综述表明,目前研究工作只是基于简单薄壁零件的变形补偿开展研究,而适用于复杂薄壁零件的加工工艺参数优化及误差补偿的仿真技术还很不成熟。论文研究目标建立薄壁零件数控加工变形分析以及控制方法。改善工件的加工精度和表面质量,提高加工效率,从而为实现薄壁零件自适应数控侧铣加工奠定理论基础。论文研究内容本文以薄壁零件数控侧铣加工的加工变形为研究对象,从理论上深入分析薄壁件加工变形机理,然后结合加工实验和数值计算技术,建立薄壁件数控加工铣削力预测模型。在建立铣削力模型的基础上,运用有限元分析方法建立数控加工过程有限元模型,通过数值仿真计算,利用理论分析和实验研究相结合的方法研究薄壁件的加工变形规律,利用有限元模拟分析代替大量的实验研究工作优化刀轨......”。
6、“.....研究平头立铣刀的空间力学模型建立,并详细介绍确定铣削力系数的算法。基于铣削力模型,分析薄壁件结构特征及具体加工工艺,建立薄壁件加工变虑了刀具变形和工件变形的瞬时未变形切屑厚度和表面误差的计算方法。等证实在静态铣削过程中,瞬时未变形切屑厚度收敛于名义值。因而文献在研究同时考虑刀具变形和工件变形的耦合模型时仅考虑对径向切削深度的修正,而不考虑对瞬时未变形切屑厚度的修正,通过使用迭代算法分析刀具和工件变形的耦合效应以及加工过程中的材料去除效应。等使用了轴向等长的等效圆柱悬臂梁单元建立刀具模型,等则提出使用轴向等长的预扭梁单元。然而,该建模方法必须要求刀具单元与工件单元相对应,以保证在算法上刀具单元上的切削力向工件单元上的等效加载,这种方法极大地限制了其在处理复杂零件如带孔圆弧面零件中的应用。于是,万敏等在此基础上......”。
7、“.....为复杂零件的网格划分提供了种通用方法。此外,张智海等使用铣削力铣削扭矩和瞬时未变形切屑厚度的关系,建立了端铣情况下工件表面误差的预报模型。该模型考虑了刀具变形工件变形以及机床变形等因素,但没有考虑刀具变形与工件变形的耦合效应。在薄壁件加工变形的有限元分析中,另外个活跃的研究领域是加工过程材料去除模型的研究。等研究了种动态切削模型,用自动网格划分技术来达到模拟材料去除的效果。等建立了切削算法模拟材料切除。郭魂等则采用有限元软件自带的生死单元技术实现材料的去除。加工变形的控制研究工艺优化和误差补偿是控制变形误差的关键性环节,众多学者采用不同的技术和方法对这问题进行了大量的研究和探索。日本的岩部育洋采用双轴机床分别从零件两侧同时加工,从而抵消薄壁的变形。等采用控制切削力的思想,研究了圆弧走刀过程中单齿进给量的控制方法。等人也从控制最大变形误差的角度研究了单齿进给量的控制方法......”。
8、“.....但该模型没考虑工件变形,不适合薄壁件加工中的应用。等在试验统计数据基础上研究了简单零件的误差补偿方法,同样不适合复杂零件的补偿。等用神经网络方法来对变形进行补偿。等用递归方法来修正刀具路径。等用试验手段来修正刀具轨迹。等在考虑预测加工变形的基础上,通过修正单方向刀具路径来补偿加工变形,并且结合有限元分析的低刚度零件进行多步切削模拟的方法和集成体于复杂薄壁零件,种类繁多,而且大部分叶片型面是由几何精度要求较高的自由曲面组成。因此,叶片加工现在广泛使用现代数控加工技术。叶片结构形状复杂外形协调要求较高,零件外廓尺寸相对截面尺寸较大加工余量大相对刚度较低,精度要求高,目前普遍采用数控铣削的方式来进行加工。然而,在铣削加工过程中,由于这些构件的低刚度特征,切削力切削应力以及切削热作用所引起的零件弹性变形是不可避免的,使得实际切削参数不等于名义值......”。
9、“.....严重情况下造成零件报废。薄壁件的变形问题,美法德日英等制造强国都非常重视。美国的波音公司依托密西根大学等若干所著名大学,在政府和军工企业集团的共同支持下,正在共同研究和开发能够有效抑制整体薄壁零件数控加工变形的工艺路线优化理论和有限元模拟软件。在西方发达国家,针对薄壁件的结构特点,采用有限元技术,通过变形分析获得薄壁结构件变形模式,再利用误差补偿技术进行适当补偿,可以保证薄壁结构零件高精度加工要求,或通过高速铣削技术解决薄壁件加工变形问题,而且提高了加工生产率。而在国内,由于缺少理论的计算和相关的试验数据,对薄壁零件的研究尚处于起步阶段,尤其是对薄壁零件变形预测和控制的研究还大大的落后于国外。通过薄壁零件的结构特征可知,切削力及切削应力是导致薄壁零件加工误差的主要因素。因而为了保证加工误差满足制造精度的要求,除了要对工件的尺寸形状进行综合考虑外......”。
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