传动系统右端框加工变形分析与仿真研究

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1、传动系统右端框加工变形分析与仿真研究王菲菲2015年01月中图分类号：TG501.1UDC分类号：621传动系统右端框加工变形分析与仿真研究作者姓名王菲菲学院名称机械与车辆学院指导教师卢继平教授答辩委员会主席马树元教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月MachiningdistortionanalysisandsimulationontherightendcapintransmissionsystemCandidateName：WangFeifeiSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalandEngineer

2、ingFacultyMentor:Prof.LuJipingChair,ThesisCommittee:Prof.MaShuyuanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教

3、育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要在军用车辆高功率密度传动系统中，有些零部件因空间约束和工作使命的特殊要求，结构上采用薄壁设计，这类零件刚度弱且加工精度要求较高。在加工中，工件对切削力、切削热、振动、装夹方式等十分敏感，易产生加工变形。本文以传动系统中典型弱刚度件右端框作为主要研究对象，针对薄壁结构件右端框关键工序——止口内圆车削展开研究。在分析其变形特点和影响其加工变形的主要因素基础上，从切削参数对切削力的影响分析为切入点，重点研究切削力对加工变形的规

4、律，通过优化切削力模型来实现减小加工变形的目的。针对弱刚度件右端框的车削过程，展开了车削力的理论预测模型研究。在分析金属切削机理的基础上，分析了切削力解析模型和经验公式两种数学模型，通过对ZG32MnMo棒料组织正交回归切削力实验，建立了适合回转体的切削力经验模型。基于大变形理论，建立了切削加工过程的弹塑性有限元模型。根据ZG32MnMo材料力学性能，定义了有限元分析的材料模型。利用该模型对右端框的切削加工进行二维正交切削的有限元模拟，分析了切削加工过程中切屑的形成过程及其形貌，得到了切削力的变化规律，验证了材料模型的有效性。建立右端框的力学分析模型，得知径向力和切向力为影响加工变形的主要因

5、素。建立符合右端框车削加工实际工况的三维车削有限元仿真模型，以此模拟计算了5组切削参数下工件的车削加工过程，得到了右端框加工变形量随切削力增大而增大的规律。由此可知，通过设法减小切削力可实现减小加工变形的目的。为达到减小加工变形的目的，建立了切削力的优化模型，以减小加工变形的切削力经验模型为优化目标，并建立切削参数、加工效率、表面粗糙度、机床功率等约束条件。使用Isight软件，采用遗传算法优化了切削参数。本文研究工作为弱刚度框架类零件的加工变形控制及工艺优化提供了基础。关键词：弱刚度件；右端框；切削力；加工变形；优化I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthehighpowerde

6、nsitymilitaryvehicledriveline,somepartsaredesignedwiththin-wallduetospaceconstraintsandspecialrequirements,andtheirmachiningprocessesareofhighprecision.Inthemachiningprocess,workpiecesaresosensitiveonthecuttingforce,cuttingparameters,vibration,andclampingmethodsthattheyareveryeasytodistort.Inthispa

7、per,thetypicallyweakstiffnessrightendcapinthetransmissionsystemistakenasthemainobjectofstudy.Spigotturning,asthekeyprocessesoftherightendcapturning,wasconductedresearch.Bylearningtheexistingdeformationprobl