薄壁件銑削加工變形機(jī)理與預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)電產(chǎn)品中很多產(chǎn)品的關(guān)鍵零件都是薄壁件。目前，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、協(xié)調(diào)精度要求高、厚度多變以及壁薄等特點(diǎn)，薄壁件的加工多采用數(shù)控銑床。薄壁件在銑削加工過程中，由于其壁薄、剛度弱，因此在大切削力、裝夾力、初始?xì)堄鄳?yīng)力等因素作用下極易發(fā)生變形，從而影響了零件的加工精度和表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至造成零件的報(bào)廢，嚴(yán)重阻礙了制造業(yè)尤其是航空制造業(yè)的發(fā)展。因此，研究薄壁件銑削加工過程中銑削力對(duì)工件變形的影響對(duì)于控制其變形具有重要意義。本文的主要工作是在了解國

2、內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)薄壁件銑削加工機(jī)理進(jìn)行了深入研究;建立了薄壁零件銑削過程中銑削力預(yù)測模型并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證;針對(duì)矩形薄壁件，在ABAQUS中建立了銑削加工有限元模型，通過該有限元模型對(duì)矩形薄壁件變形規(guī)律進(jìn)行了分析;在已建立的有限元模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入研究銑削參數(shù)（進(jìn)給速度、銑削深度、銑削寬度）對(duì)矩形薄壁件加工變形的影響趨勢，最終通過了試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。具體工作內(nèi)容主要如下:1、針對(duì)薄壁件切削加工機(jī)理進(jìn)行分析。首先對(duì)切削加工過程中切削力

3、的產(chǎn)生進(jìn)行分析，并對(duì)切削力的影響因素進(jìn)行了總結(jié);其次，討分析了薄壁件側(cè)銑加工過程中產(chǎn)生變形的原因，并對(duì)產(chǎn)生變形的因素進(jìn)行了總結(jié);
　　2、銑削力預(yù)測模型的建立。在銑削加工過程中，切削力與切削熱的產(chǎn)生是一個(gè)極為重要的物理現(xiàn)象。其對(duì)刀具磨損、切削功率、表面加工質(zhì)量以及工藝系統(tǒng)變形等都有著極其重要的影響，同時(shí)與生產(chǎn)成本的高低也密切相關(guān)。但在實(shí)際加工過程中，大部分切削加工過程都會(huì)采用切削液進(jìn)行冷卻降溫，因此本文忽略切削熱對(duì)薄壁件加工變形的

4、影響，即不考慮切削熱的有限元建模，僅針對(duì)另一重要因素——切削力建立預(yù)測模型。為了提高預(yù)測模型的精度，本文采用需要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立針對(duì)薄壁件銑削加工過程中產(chǎn)生的銑削力的預(yù)測模型，為了提高銑削力模型預(yù)測精度，采用遺傳算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化，最終通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證;3、薄壁件加工變形有限元仿真分析。通過對(duì)材料的本構(gòu)方程以及網(wǎng)格劃分等關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)習(xí)與分析，建立薄壁件加工變形的有限元模型，并進(jìn)行模擬仿真，獲得工件變形