薄壁圆筒铣削的动力学分析设计毕业论文.doc

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1、沈阳理工大学学士学位论文薄壁圆筒铣削的动力学分析设计毕业论文目录1绪论11.1论文研究背景及意义11.2国内外研究现状51.2.1国内研究现状51.2.2国外研究现状61.3研究的内容及方法71.4本章小结82车铣加工方法92.1车铣加工的定义92.2车铣技术的发展历史102.3车铣技术的主要特点112.4车铣技术的主要内容122.5正交车铣运动学122.6车铣中的圆周刃、端面刃切削力132.7主要切削参数对圆周刃、端面刃切削力163薄壁回转体静力分析183.1静力分析的基本概念183.2静力分析的基本步骤183.2.1建模173.2.2加载173.

2、2.3观察结果和后处理183.3TC4薄壁件的静力分析流程193.4后处理213.5本章小结244薄壁回转体的模态分析254.1模态分析的基本概念254.2模态分析的有限元基础254.3模态分析的基本步骤294.3.1建模294.3.2加载294.3.3模态扩展304.3.4观察结果和后处理314.4TC4薄壁件的模态分析流程314.5后处理314.5.1同一厚度时不同阶的最大合位移量分析314.5.2厚度与不同阶固有频率关系分析414.6本章小结4484沈阳理工大学学士学位论文5薄壁回转体的谐响应分析465.1谐响应分析的基本概念465.2谐响应分

3、析的基本步骤465.2.1建模465.2.2进入ANSYS求解器475.2.3观察结果和后处理475.3TC4薄壁件谐响应分析流程485.3.1建模及定义TC4薄壁件的材料属性及网格划分495.3.2进行谐响应分析的设置495.3.3加载505.3.4观察结果及后处理和1mm厚度时振幅与频率之间的关系505.3.5比较0.5mm厚度和1mm厚度的薄壁回转体谐响应分析的结果535.4本章小结56结论57致谢58参考文献59附录A英文原文61附录B汉语翻译7484沈阳理工大学学士学位论文1绪论1.1论文研究背景及意义随着我国汽车工业，国防工业,航空工业的

4、飞速发展和不断进步，各类薄壁回转体零件也不断涌现，薄壁回转体工件的精密加工却是机械加工业的一个难点，因为此类零件的刚度很差，加工过程中力变形、热变形比较严重，零件的尺寸精度和形位精度难以达到加工要求，废品率高，生产效率很低。例如内燃机汽缸的汽缸套是内燃机中磨损最严重的零件之一，也是决定内燃机大修期的重要零件。随着人们对大功率轻质量小体积低油耗内燃机的不断追求，汽缸套变的越来越薄。如4JB1型柴油机的干式汽缸套，其外径为95mm，壁厚仅为1mm，内外壁表面粗糙度Ra0.2ｕm，重要尺寸公差和型位公差均为5级。在该类工件的切削加工中，内壁镗孔，珩磨和外圆

5、磨削等工序常常产生强烈的振颤，加工后的缸套内壁和外壁会留下波浪型的振纹，严重影响了加工质量。又如某新型号炮弹，其材料为铝合金，药腔体直径200mm，壁厚仅为2mm，且腔体壁上还有一个40mm×40mm的方形通孔。现行工艺中在对其内﹑外表面精车后，铣削方孔时工件常发生变形，废品率极高。纵上所述，影响复杂薄壁结构件加工变形的主要因素是：工件的原始残余应力、工件的装夹、工件的结构复杂程度、刀具的变形、工件受力变形、工件热变形、机床的精度与刚度以及其它因素等。在国外，随着高速切削技术的发展和应用，在航空制造中，一些大尺寸薄壁件，如：整体壁板、整体翼肋、整体隔

6、框、以及变厚度蒙皮均采用数控高速铣削的方式加工，这些大尺寸的薄壁件减轻了飞行器的重量，提高了结构强度与生产效率。所以，严格控制切削时的加工变形误差是结构件满足工作性能、装配精度和工作可靠度等要求的基本保障。由于结构件的弹性柔度特性（如某型号机翼大梁长约10多米），由切削力及切削应力所引起的构件弹性变形是不可避免的，同时这也是导致加工误差的主要原因。在设计阶段进行定量的分析，合理的进行工艺设计包括正确的选择加工工艺参数，以保证加工误差满足制造精度的要求。84沈阳理工大学学士学位论文工艺设计和加工过程是产品生命周期中的两个重要的环节，工艺参数合理与否将直

7、接影响加工效率和产品的质量。因此这两个环节间的信息交流和反馈对加工尤为重要。由于加工过程极为复杂，很难凭借经验对整个过程进行评估，因此，必须通过计算机仿真加以预测，以便对加工工艺和加工过程参数进行选择优化。对薄壁件用数控高速切削机床进行加工，如果我们能够建立薄壁件加工时的预评估模型，掌握加工时的动力学特性对加工精度的影响。我们就可以以此为依据对加工工艺进行合理的优化。本课题旨在研究高速车铣薄壁件时的动力学特性对加工精度的影响、分析薄壁圆筒在加工时的受力，建立薄壁圆筒在加工时的振动方程，以及各个加工参数对加工变形的影响。因此开展此课题的研究具有很强的实

8、际意义和很高的应用价值。1.2国内外研究现状薄壁件的变形研究在国内外引起了广泛的关注，许多科技工作者在这一领