薄壁件侧铣加工变形预测及切削参数影响的研究

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1、ResearchonMachiningDeflectionPredictionandInfluenceoftheCuttingParametersinPeripheralMillingThin-walledComponentsCandidateBinYingSupervisorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalManufactureandAutomationSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUni

2、versityXiangtanUniversityDateOct.22th,2009湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的

3、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学硕士学位论文摘要摘要薄壁件质量轻、相对比强度高，在现代航空、航天和船舶工业中广泛应用。然而，薄壁零件由于其壁薄、刚度低，在切削力作用下极易产生很大的加工变形，因切削参数选取不合理，还会产生颤振现象，严重影响产品的表面质量和加工精度，甚至造成报废。因此，围绕薄壁件加工变形的研究，对提高工件加工精度和加工效率、改善表面质量、建立自适应精密数控加工工艺都具有重要意义。本文综合运用有限元模拟仿真技术、数控加工技术和切削基本理论，对矩

4、形薄板和叶轮叶片数控侧铣的加工变形预测和切削参数对加工变形影响进行了研究。具体研究工作如下：1）建立了矩形薄板和叶轮叶片数控侧铣加工变形的有限元预测模型。在金属切削力学的基础上，对加工过程进行必要简化，借助有限元模拟技术建立了加工变形的预测模型。分别对简单结构薄壁矩形板和复杂曲面叶片零件进行了加工变形有限元模拟预测。本内容为后续切削参数对加工变形影响规律和试验分析的研究提供了理论依据。2）分析了切削参数对矩形薄板和叶轮叶片铣削加工变形的影响规律。通过设计相关切削参数方案，以第一组切削参数为基准组，然后依次改变径向切深、每齿进给、轴向切深、主轴转速等切削参数，利用已建立的有限元预测模型进行分析

5、，将加工变形结果与基准组结果对比分析，揭示了各切削参数对加工变形的影响规律，为切削参数的选择提供了较好的依据。3）研究了数控侧铣加工中主轴转速与振动幅值之间的关系。通过有限元模态分析获得了矩形薄板铣削加工的稳定主轴转速范围，从而为抑制切削振动，选择合适的主轴转速提供了参考。4）开展了矩形薄板的数控切削实验。对矩形薄板加工变形的有限元预测结果和切削参数对加工变形的影响予以验证。通过实验方案设计和现场测试分析，有限元预测结果与实验结果吻合较好，所揭示的规律比较符合实际。综上，本文的研究为薄壁零件侧铣加工的“上厚下薄”变形问题提供了良好的误差预测方法，为优化工艺切削参数提供了有效参考依据。关键字：

6、薄壁件；加工变形；有限元预测；切削参数；颤振I湘潭大学硕士学位论文AbstractAbstractThin-walledcomponentshavebeenwidelyusedinmodernaerospaceindustryandshipbuildingindustryforitslighterweightandhigherstrengthwhencomparedwithothermaterialsunderthesamecondition.Duetothethin-walledpropertyandthelow-rigidityoftheworkpiece,significantdefl

7、ectionmaybeeasilycausedundertheinfluenceofcuttingforce,eventhechatterphenomenoncanalsobeseenduringthemillingprocessifsomeimpropercuttingparametersareapplied,whichwillinfluenceseriouslytheaccuracyandthesurfa