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(jì)論文-文庫(kù)吧資料
2025-07-04 10:35本頁(yè)面
【正文】 多，要求的試驗(yàn)量就越大，模型也就越準(zhǔn)確，應(yīng)用的范圍就越小。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，切削模型的解析精度不斷提高，模型計(jì)算結(jié)果逐步與實(shí)際切削過(guò)程相接近，許多研究人員開(kāi)始著重研究斜角切削方式。 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(jiǎn)單的切削模型。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(chǎng)理論對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行了分析研究，建立了滑移線切削理論。 對(duì)于切削力的研究，離不開(kāi)兩個(gè)基本的理論：最小能量理論和滑移線場(chǎng)理論，其他許多研究都以此為基礎(chǔ)。解析法對(duì)切削過(guò)程中出現(xiàn)的力學(xué)機(jī)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(guò)程中前、后刀面上的力學(xué)關(guān)系。在切削力的建模方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行了廣泛的研究，大致包括以下幾種。經(jīng)驗(yàn)公式法以大量試驗(yàn)為依據(jù)，且受到實(shí)驗(yàn)條件和特定加工的限制，沒(méi)有太大的外推價(jià)值。 切削力研究對(duì)切削力的精確建模是預(yù)報(bào)切削力、顫振、表面質(zhì)量以及加工過(guò)程穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。通過(guò)獲得的數(shù)據(jù)，再利用誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)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(shí)驗(yàn)工作量。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，人們開(kāi)始嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)來(lái)獲得薄壁零件的加工變形規(guī)律，即有限元法。 研究現(xiàn)狀綜述切削力是切削加工中的一個(gè)非常重要的物理現(xiàn)象，是影響切削加工過(guò)程的重要因素之一。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。因此，本文以鈦合金葉片銑削加工變形作為主要研究對(duì)象，借助UG建模、有限元分析等手段進(jìn)行研究與探討?？梢?jiàn)，加工變形的預(yù)測(cè)和控制成了薄壁結(jié)構(gòu)零件加工的關(guān)鍵。這種狀態(tài)根本無(wú)法滿足產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求；而且對(duì)于變形較大零件，無(wú)法校正或校正破壞零件的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)理目前仍未完全掌握，變形抑制、變形消除的理論和實(shí)驗(yàn)研究等方面仍有許多工作亟待進(jìn)行。通過(guò)薄壁零件的結(jié)構(gòu)特征可知，切削力及切削應(yīng)力是導(dǎo)致薄壁零件加工誤差的主要因素。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，針對(duì)薄壁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用有限元技術(shù)，通過(guò)變形分析獲得薄壁結(jié)構(gòu)件變形模式，再利用誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，可以保證薄壁結(jié)構(gòu)零件高精度加工要求，或通過(guò)高速銑削技術(shù)解決薄壁件加工變形問(wèn)題，而且提高了加工生產(chǎn)率。薄壁件的變形問(wèn)題，美、法、德、日、英等制造強(qiáng)國(guó)都非常重視。 葉片結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜外形協(xié)調(diào)要求較高，零件外廓尺寸相對(duì)截面尺寸較大、加工余量大、相對(duì)剛度較低，精度要求高，目前普遍采用數(shù)控銑削的方式來(lái)進(jìn)行加工。葉片類零件多屬于復(fù)雜薄壁零件, 種類繁多, 而且大部分葉片型面是由幾何精度要求較高的自由曲面組成。就現(xiàn)代飛機(jī)，航天器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造來(lái)說(shuō)，為了減輕產(chǎn)品的重量，提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的性能，廣泛使用薄壁零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片。制造業(yè)水平往往能夠從一個(gè)側(cè)面反映一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化水平的高低。 Error pensation. 第一章 緒論 論文研究的背景及意義 制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，是高科技賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。 Thinwall impeller。綜上，本文的研究為解決薄壁件側(cè)銑加工的變形問(wèn)題提供了有效的誤差補(bǔ)償方法，為提高加工質(zhì)量、降低成本、提高機(jī)床的利用率提供了有效的途徑，同時(shí)為后續(xù)深入研究奠定了理論基礎(chǔ)。在分析葉片曲面曲面特征的基礎(chǔ)上，運(yùn)用坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)銑削力的計(jì)算及有限元模型的加載，得到了被加工表面的形狀誤差數(shù)據(jù)。最后，用過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該力學(xué)模型的正確性。(2) 建立劉文螺旋立銑刀銑削加工的力學(xué)模型。因而，研究薄壁銑削過(guò)程加工變形的預(yù)測(cè)及控制，對(duì)實(shí)現(xiàn)制造也中的加工工藝方案和加工參數(shù)的合理選取優(yōu)化既有重要意義。 摘 要在航空航天工業(yè)中，數(shù)控銑削是薄壁零件加工的一種典型加工工藝，其中尤以高速銑削應(yīng)用最為廣泛。然而，由于這些結(jié)構(gòu)件的薄壁地剛度特征，實(shí)際加工過(guò)程中工件和道具變形引起的加工誤差嚴(yán)重影響著工件的加工精度及表面質(zhì)量，甚至造成零件的保費(fèi)。為此，本文以薄壁件側(cè)銑加工過(guò)程為研究對(duì)象綜合運(yùn)用怯薛基本原理、有限元數(shù)值模擬技術(shù)以及數(shù)控加工技術(shù)，對(duì)加工變形預(yù)測(cè)方法和補(bǔ)償策略進(jìn)行研究，具體工作包括：(1) 薄壁葉片的UG建模，和從UG 導(dǎo)入ANSYS軟件。在分析銑削加工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了銑削力系數(shù)與切削用量的多項(xiàng)式模型，并用四因素回歸正交實(shí)驗(yàn)法確定了模型常量。(3) 針對(duì)航空葉片側(cè)銑加工
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