论细长轴的车削加工

该文针对细长轴在车削加工时由于工件弯曲变形而影响工件的尺寸公差、形位公差及表面粗糙度问题。找出引起细长轴弯曲变形的因素:工件自身刚性差、工件内部残余应力、切削力及切削热。通过分析不同装夹方式对工件刚性的影响、残余内应力的影响、刀具参数和切削用量对切削力和切削热的影响,提出通过选择合适装夹方式、时效处理消除内应力、选择合理刀具参数及控制切削用量,同时在加工时使用切削液以降低切削热等方法来提高细长轴的加工质量。     

考虑非线性刚度的正交切削系统稳定性

为了准确预测圆柱工件正交切削加工的稳定性,建立了考虑工件表面波动以及刀具和工件变形的非线性正交切削系统模型,利用多尺度法对系统进行了求解,分析了切削加工参数和系统参数对主共振和1/2次共振稳定性的影响,根据主共振和次共振的稳定性获得了切削系统的整体稳定性云图,并与线性近似系统的稳定性叶瓣图(lobe图)进行了比较.结果...     

7075铝合金薄壁件高速切削变形仿真分析

针对AL7075零件设计中会采用大量薄壁和翼缘结构,加工中如何控制因零件刚度较差而产生的变形非常关键.本文利用Advant Edge FEM有限元软件对AL7075高速切削过程中切削参数变化对工件的变形进行预测.以JC本构模型为基础,基于高速、拐角、切深和切削力的变化仿真对工件变形的位移量进行分析.设计的刀具模型添加了加工动态点,加工模型采用节点分析法,使薄壁变形建模中切削参数和部件的属性相关程度更好.此有限元仿真方法可用于预测薄壁部分的变形,亦可用于选择最佳工艺参数,以实现端铣工艺的稳定性.     

镜像铣加工过程中薄壁工件变形和振动的预测

镜像铣是大型薄壁工件加工的有效方法,在航空航天等重要领域有着广泛的应用.镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是影响加工精度的主要因素,如何准确预测镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是优化加工参数、提高加工精度的关键问题.本文基于金属切削原理并考虑了薄壁工件加工过程中的弯曲变形和铣削力相互作用,建立了铣削力预估模型.在此基础上,结合薄板小变形理论和有限元法,建立了考虑加工过程中材料去除和铣削力与支撑同步运动的薄壁工件镜像铣动态力学模型.通过仿真模拟,研究了支撑刚度、支撑阻尼、主轴转速和进给率对薄壁工件变形和振动的影响规律.结果表明,在镜像铣加工过程中薄壁工件的变形随着支承刚度的增加而减小,振动幅值随着支撑阻尼的增加而减小.最后,对6061铝合金薄板的镜像铣加工实验与本文建立模型的时域和频域信号进行了比较.振动数据采集点处的模型预测结果与实验相差小于5%,二者对比结果表明所建立的模型能够对薄壁工件加工过程中的变形和振动进行准确的预测.镜像铣加工相比于直接铣削加工,薄板加工点处的振动幅值从71.61μm减小到5.71μm,对比结果表明柔性支撑结构能够有效地减小加工过程中薄壁工件的振动.本文...     

论某大型薄壁工件基准车削形状精度的工艺控制

前后基准是某大型薄壁工件的设计基准,也是下工序前后机口的加工找正基准,这是该大型薄壁工件与前后过渡舱的安装联接基准。针对某大型薄壁超高强度钢工件前后基准由于形状精度要求高、结构刚性差、材料强度高,造成加工难度大、形状精度难于保证的问题,通过采取专用夹具装夹、对装夹变形进行定量控制、优化的刀具材料和几何角度、合理的冷却方式、优化的切削参数、较好的切削系统刚性等工艺措施来解决加工难题,保证形状精度要求。     

基于残余应力的弱刚度结构件加工变形分析

在加工过程中产生的残余应力容易导致弱刚度结构件变形,因此,研究残余应力对加工变形的影响规律具有十分重要的意义。针对外轮毂,建立了弱刚度结构件切削加工过程的有限元模型,通过分析不同切削参数产生的残余应力沿工件深度方向的分布规律,得到了切削参数对残余应力的影响规律,并通过实验验证了仿真结果的准确性。最后,通过分析不同切削参数产生的残余应力导致的加工变形,得到了残余应力对加工变形的影响规律,为加工工艺的优化提供了理论基础。     

薄壁连接轴的工艺研究

薄壁连接轴在结构上突出特点为薄壁、刚性差,加工过程中易变形。该件材料为难加工材料,可切削性差,在加工过程中极易积累较大机加应力,增大工件的变形量。同时各尺寸公差和技术条件要求严格,加工难以保证。由于该件要求喷丸,并且在喷丸后工件的变形量无法预测,所以需要制定合理的加工路线及加工方法,设计专用减少变形的车床夹具,选择恰当的刀具和加工参数,用以减少工件的变形,保证工件的加工质量。     

可逆向车削细长轴加工误差的力学分析

针对细长轴车削加工,分别在两种不同装夹条件下(一端卡盘夹紧、一端顶尖支承和两端顶尖支承)进行正向切削和逆向切削时的工件变形进行了力学分析,分别建立了正、逆向切削时工件在切削力作用下产生弯曲变形的解析模型.具体算例表明:逆向切削时工件的弯曲变形以及由此引起的加工误差远小于同等条件下正向切削的变形和误差.该计算分析结果得到了实验验证.该模型及分析结果可用于细长轴加工的工艺设计.     

汽轮机长叶片型面双刀加工刀位轨迹优化算法

为改善汽轮机长叶片型面加工中的变形问题,提出了2种优化目标下的叶片型面双铣刀对刀加工刀位轨迹规划算法。首先建立了牛鼻刀的切削力与切削参数、刀具姿态的关系模型,在此基础上分别以最小径向切削合力和最小切削合力矩为优化目标计算了2把铣刀的切削刀位点和刀具姿态。采用有限元分析方法对比了传统单铣刀切削加工路径、未优化双刀切削加工路径和2种双铣刀切削加工路径下的叶片加工变形情况,结果显示:在一组给定的常用切削参数下,径向切削合力优化轨迹算法和切削合力矩优化轨迹算法可分别将叶片的平均加工变形减小约31%和55%;沿优化后的双刀切削加工路径加工能够有效改善叶片整体受力情况,减小叶片的加工变形,提高加工精度和效率。     

基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.     

可转位刀具的动态可靠性灵敏度研究

可转位刀具在断续切削加工时,其主要失效形式是疲劳破损.刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度.以应力-强度干涉模型为基础,建立了可转位刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律.在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导了刀具各设计参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各设计参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线.研究表明,刀具各设计参数的改变对其可靠性的敏感程度大小不一,对敏感参数的选取要加以控制,以提高刀具的可靠度和被加工零件的精度.同时为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论依据.     

基于能耗最低的截割头结构参数模糊优化设计

以纵轴式部分断面掘进机的截割比能耗为目标函数,取截割头的直径、锥角、螺旋叶片升角等作为设计变量,给出了各参数的模糊约束条件,运用最优化水平截集法将掘进机截割头结构参数的模糊优化问题转化为非模糊优化问题,建立了基于能量消耗最低的截割头结构参数的非模糊优化的数学模型.利用该模型确定截割头的结构参数,可使截割头的结构参数设计更加合理,能进一步改善掘进机的截割性能,明显提高掘进机截割的经济效益.     

纵轴式掘进机截割头结构参数模糊优化模型

选择截割头钻进速度作为优化设计的目标,选取截割头直径、截割头锥角、叶片螺旋升角等作为设计变量,讨论了其隶属函数。运用最优化水平截集法将掘进机截割头结构参数的模糊优化问题转化为非模糊优化问题,建立了非模糊优化数学模型,使截割头结构参数的设计更能符合工作实际,从而提高掘进机的工作效率。     

数控车削中切削用量的多目标优化

切削用量参数的选择与数控机床保质、高效地运行密切相关,而传统方法很难达到切削用量参数优化的目的．为最大限度地发挥数控机床的功效,通过应用优化设计中的惩罚函数法,综合考虑切削过程中的主要约束条件,建立多目标优化模型,进行切削用量中的切削速度、进给量的优化设计．实例表明,采用优化后的切削参数进行加工,能明显地降低成本,提高效率．     

超高强度钢高速切削工艺参数优化

针对超高强度钢高速铣削过程中刀具磨损严重的问题,采用金属陶瓷刀具对超高强度钢进行高速铣削试验,从而建立刀具磨损速率的预测模型.以切削速度、进给量和轴向切深3个切削工艺参数作为设计变量,以刀具磨损速率最小和切削效率最高作为优化目标,基于遗传算法对切削工艺参数进行优化,获得了最优切削工艺参数组合.     

岩石切削力研究

采用单因素法和二次回归正交组合设计法，详细研究了辉绿岩、花岗岩和大理石的切削力性质；提出了合理选择岩石切削加工工艺参数的原则；给出了若干可供岩石切削机械设计使用的切削力经验公式；为进一步建立岩石切削力理论公式打下了基础。     

砂轮划片机划切工艺参数优化方法

针对砂轮划片机划切工艺参数在实际生产中难以合理设定的问题,提出了基于Matlab遗传算法优化和确定最佳工艺参数的方法.在避开各阶固有频率的基础上选取工艺参数范围,以主轴振动均方根值为评价指标,利用回归正交设计法进行试验,建立了振动量与划切工艺参数之间的回归方程.利用Matlab遗传算法对所建回归方程进行迭代优化,得出对应最小振动量下的最佳工艺参数,对最佳工艺参数下的划切振动量进行试验验证,证明了优化结果的正确性.     

横向截割头摆动截割时切屑图的模拟研究

利用切削图可分析和评价截割头的设计质量和掘进机的截割性能特点，通过建立数学模型，实现对切削图的模拟，利用计算机辅助设计，替代设计中的人工绘制。并结合实例对这种掘进机进行了模拟与分析，给出了横轴式掘进机截割头摆动截割时切屑图的模拟方法，为研究该型掘进机的截割性能提供了一种简捷、有效的方法。     

部分断面掘进机横向截割头的CAD研究

本文从实际截割工况入手,分析了横向截割头截割旷岩体的截割机理,并以此为基础论述了横向截割头参数优化和截割性能的模拟,为设计横向截割头提供了一种先进的CAD方法。     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。