6061铝合金薄壁件铣削加工试验研究与参数优选

论文摘要

汽车匹配主模型是用铝合金根据三维数模以1：1的比例通过机械加工而成的汽车仿制模型，用于检测汽车内外饰的尺寸及装配效果、零配件的装配精度，以及发现和校正原始设计的缺陷和不足。汽车匹配主模型的应用反映了目前先进的设计和质量控制理念，在汽车设计阶段、产品验证阶段、试生产阶段和批量生产阶段都发挥着极为重要的作用。本文针对主模型汽车引擎盖模拟块铣削加工过程中铣削效率较低，加工周期长，铣削易变形，铣削参数选取保守以及薄壁加工振动等问题，展开研究，主要研究内容如下：1.通过试验方法建立球头铣刀铣削力预测模型，采用4因素4水平正交实验法设计试验方案，运用正交回归分析方法（最小二乘法）建立球头铣刀铣削力预测模型，并由此试验分析得到铣削参数与铣削力的相互关系。2.建立工件-夹具系统有限元模型（试验工件和汽车引擎盖模拟块），分析试验工件和汽车引擎盖模拟块加工的位移边界条件，并根据铣削力公式和铣削试验得到的数据施加力学边界条件，运用有限元商业软件HyperWorks（Radioss模拟块），主要对三方面进行分析：工件-夹具系统（试验工件和汽车引擎盖模拟块）的固有频率和振型、铣削过程静态分析（加工变形）和动态响应分析（振幅），并结合试验验证有限元分析的精度。3.通过铣削振动试验分析铣削参数与振动振幅的关系，铣削力大小和振动振幅的关系。最后根据材料单位时间去除率、铣削加工变形、振动振幅等优选汽车引擎盖模拟块加工关键位置铣削参数，并利用有限元分析验证所选参数是否达到要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 铣削加工研究现状和发展
• 1.2.1 球头铣刀铣削力模型研究现状
• 1.2.2 铣削加工振动研究现状
• 1.2.3 薄壁结构零件的加工特点和研究现状
• 1.3 论文主要研究内容、技术方案和文章结构
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术方案
• 1.3.3 文章结构
• 第二章 6061铝合金球头铣刀铣削力模型试验研究
• 2.1 回归分析理论基础
• 2.1.1 多元线性回归模型
• 2.1.2 多元线性回归的统计检验方法
• 2.2 试验条件
• 2.3 铣削力经验公式
• 2.3.1 试验设计及试验结果
• 2.3.2 试验结果分析
• 2.4 球头铣刀铣削力及其影响因素分析
• 2.4.1 切削变形理论
• 2.4.2 主轴转速对铣削力的影响
• 2.4.3 每齿进给量对铣削力的影响
• 2.4.4 铣削深度和刀具半径对铣削力的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 薄壁件铣削过程静态和动态有限元分析初步研究
• 3.1 薄壁件铣削过程分析有限元模型
• 3.1.1 有限元法概述
• 3.1.2 有限元软件介绍
• 3.1.3 有限元分析模型的建立
• 3.2 试验工件与主模型引擎盖的模态分析
• 3.2.1 试验工件模态分析
• 3.2.2 引擎盖模拟块模态分析
• 3.3 试验工件与主模型引擎盖的静力分析
• 3.3.1 试验工件静力分析
• 3.3.2 引擎盖模拟块静力分析
• 3.4 试验工件的瞬态动力分析
• 3.4.1 施加边界条件
• 3.4.2 瞬态分析有限元分析及结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 薄壁件铣削加工振幅测定试验研究与分析
• 4.1 试验原理与试验设计
• 4.1.1 试验设备和原理
• 4.1.2 试验方案设计
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 每齿进给量与加工振幅的关系
• 4.2.2 主轴转速加工振幅的关系
• 4.2.3 铣削深度加工振幅的关系
• 4.2.4 刀具半径与加工振幅的关系
• 4.3 本章小结
• 第五章 薄壁件加工铣削参数组合的优选
• 5.1 铣削参数优选模型
• 5.1.1 目标函数
• 5.1.2 约束条件
• 5.1.3 优选变量
• 5.2 优选铣削参数方案
• 5.3 优选铣削参数有限元验证
• 5.3.1 主模型引擎盖模拟块有限元模型
• 5.3.2 施加边界条件
• 5.3.3 瞬态分析有限元分析及结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已完成的论文与专利