薄壁葉片精密數(shù)控加工變形分析與控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-25 10:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 差的主要因素。因而為了保證加工誤差滿足制造精度的要求，除了要對工件的尺寸、形狀進(jìn)行綜合考慮外，更重要的是要對加工過程進(jìn)行定量的研究分析，正確合理地進(jìn)行加工工藝設(shè)計和選擇加工工藝參數(shù)。航空發(fā)動機葉片在數(shù)控加工后絕大部分存在不同程度或彎或扭或彎扭組合的變形，其變形產(chǎn)生的機理目前仍未完全掌握，變形抑制、變形消除的理論和實驗研究等方面仍有許多工作亟待進(jìn)行。目前對待變形零件的校正手段主要停留在憑經(jīng)驗錘擊敲打的“野蠻校形”水平。這種狀態(tài)根本無法滿足產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求；而且對于變形較大零件，無法校正或校正破壞零件的現(xiàn)象時有發(fā)生。因而如果對薄壁零件的變形規(guī)律認(rèn)識不清，就不能有效地控制其加工精度。可見，加工變形的預(yù)測和控制成了薄壁結(jié)構(gòu)零件加工的關(guān)鍵。由于葉片是一種典型的薄壁零件。因此，本文以鈦合金葉片銑削加工變形作為主要研究對象，借助UG建模、有限元分析等手段進(jìn)行研究與探討。開展該方面的前瞻性應(yīng)用基礎(chǔ)研究，對工藝設(shè)計和切削參數(shù)選擇具有一定指導(dǎo)意義。不僅能夠保證葉片的精度、提高加工質(zhì)量及提升加工效率。具有理論和實踐指導(dǎo)的雙重意義。 研究現(xiàn)狀綜述切削力是切削加工中的一個非常重要的物理現(xiàn)象，是影響切削加工過程的重要因素之一。同時，它是薄壁零件加工變形、表面誤差以及誤差補償?shù)确矫嫜芯康幕A(chǔ)，許多科學(xué)家利用多種手段研究了切削力的產(chǎn)生以及切削力的預(yù)報。隨著計算機的出現(xiàn)，人們開始嘗試?yán)糜嬎銠C來獲得薄壁零件的加工變形規(guī)律，即有限元法。在有限元分析模型中，將銑削力作為動態(tài)邊界載荷，以一定的方式加載在零件的物理模型上，通過數(shù)值計算的方法獲得研究對象的變形量。通過獲得的數(shù)據(jù)，再利用誤差補償技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)補償以優(yōu)化刀軌，能有效地保證零件的加工質(zhì)量，提高加工效率，大大減少了實驗工作量。 下面就切削力模型、加工變形的預(yù)測、誤差控制以及刀軌優(yōu)化相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行扼要敘述。 切削力研究對切削力的精確建模是預(yù)報切削力、顫振、表面質(zhì)量以及加工過程穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。但由于切削過程的復(fù)雜性，至今還未建立與實驗結(jié)果足夠吻合的理論公式，在生產(chǎn)實踐中常采用由試驗得出的經(jīng)驗公式。經(jīng)驗公式法以大量試驗為依據(jù)，且受到實驗條件和特定加工的限制，沒有太大的外推價值。因此，如何建立準(zhǔn)確、有效的切削力模型顯得尤為重要。在切削力的建模方面，國內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行了廣泛的研究，大致包括以下幾種。 解析法解析法基于 20 世紀(jì) 40 年代 Merchant發(fā)表的剪切面理論，應(yīng)用剪切滑移理論，重點研究切削過程中的切削力及切削振動等相關(guān)問題。解析法對切削過程中出現(xiàn)的力學(xué)機理進(jìn)行了模擬，由于受高應(yīng)變率、高溫度梯度、彈塑性變形等復(fù)雜力學(xué)現(xiàn)象的影響，解析法不能準(zhǔn)確描述出切削過程中前、后刀面上的力學(xué)關(guān)系。但隨著切屑變形的塑性理論力學(xué)和位錯理論的發(fā)展，使切屑變形的宏觀幾何規(guī)律和微觀變形機理的研究推進(jìn)了一大步。 對于切削力的研究，離不開兩個基本的理論：最小能量理論和滑移線場理論，其他許多研究都以此為基礎(chǔ)。最小能量理論是 Merchant提出的，即金屬切削時剪切平面位于剪切能量最小的位置，應(yīng)用這一學(xué)說，建立了一個用以確定剪切角的數(shù)學(xué)模型。1951 年，Lee 和 Shaffer在被加工材料是理想塑性材料的假設(shè)下，采用滑移線場理論對切削過程進(jìn)行了分析研究，建立了滑移線切削理論。Oxley應(yīng)用平面應(yīng)變塑性理論，提出了主剪切面的滑移線場理論，考慮了 Merchant 模型所忽略的應(yīng)變、應(yīng)變率以及溫度對流動應(yīng)力的影響。 按照切削方式的不同，切削加工可分為自由切削和非自由切削，以及正交切削和斜角切削，其中正交切削是最簡單的切削模型。因此，很多研究都是以正交切削為切入點，來尋找切削過程的變形基本規(guī)律。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，切削模型的解析精度不斷提高，模型計算結(jié)果逐步與實際切削過程相接近，許多研究人員開始著重研究斜角切削方式。 經(jīng)驗法 經(jīng)驗方法的特點是把切削加工中不易模型化的影響因素用系數(shù)和指數(shù)的形式來表征，如刀具前角的影響、刀具和工件材料的影響等，并且通過切削試驗由測力儀測得切削力后，根據(jù)所得數(shù)據(jù)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理，建立回歸方程，即可得到這些系數(shù)和指數(shù)。一般來說，模型中的系數(shù)和指數(shù)越多，要求的試驗量就越大，模型也就越準(zhǔn)確，應(yīng)用的范圍就越小。要獲得準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，往往需要進(jìn)行大量的試驗來支持。 力學(xué)法力學(xué)建模方法是以切削過程的力學(xué)研究為基礎(chǔ)，考慮到切削過程是涉及多輸入多輸出的綜合系統(tǒng)，建立用于多種切削條件的綜合切削模型，以揭示切削過程，預(yù)測有效輸出參數(shù)和表達(dá)系統(tǒng)輸入輸出間的關(guān)系。力學(xué)法綜合運用解析法和實驗驗證，使用經(jīng)驗切削力數(shù)據(jù)而避免出現(xiàn)剪切角、動態(tài)應(yīng)力、
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