SiCp/Al薄壁件超声辅助磨削加工振动及工艺优化研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zlcz1025
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在航空航天领域,降低飞机、火箭等的自身结构重量,不仅意味着制造、发射成本的降低,还意味着提高了飞行器的机动性、增大了携带更多有效负载进行更远距离连续飞行的能力。薄壁结构件具有以较少的材料,承受较大的载荷的特点,SiCp/Al是一种新型的具有高比强度、比刚度的材料,这使SiCp/Al复合材料薄壁结构件很好的满足了航空航天领域的要求。但是这种工件也属于典型的难加工类型,其中最严重的就是加工中产生颤振的问题,研究该类零件加工颤振稳定性评价与预测具有重要的意义。为完成SiCp/Al薄壁结构件颤振稳定性评价与预测,本文建立了超声振动辅助磨削的磨削过程动态模型,推导出了磨削加工动态过程的特征方程,根据特征根的分布情况判定磨削过程的稳定性,利用Matlab完成了磨削颤振稳定性叶瓣图绘制程序的编制,并利用Matlab-Simulink进行了磨削颤振时域仿真,对该程序的准确性进行了验证。为研究典型SiCp/Al薄壁结构件的磨削颤振,本文进行了磨削力试验以及机床系统模态测量实验,以获得磨削力系数和模态参数。在此基础上,完成了颤振稳定性叶瓣图的绘制,并对典型薄壁结构件的磨削颤振进行了分析,为实际加工工艺参数的优选提供了理论基础。为对建立的超声振动辅助磨削过程动态模型进行验证,本文设计并完成了相应的实验,对采集的磨削过程中的加工振动信号进行了频谱变换,分析了超声振动对磨削颤振稳定性的影响;并对加工后表面微观形貌进行了检测,表明加工表面振纹情况与理论预测相一致,通过此两方面验证了模型的正确性。为提高SiCp/Al薄壁结构件的加工效率和质量,本文以磨削稳定性和材料去除率为约束条件,进行了工艺试验,研究了主轴转速、进给速度、磨削深度以及超声振幅四个磨削参数对表面粗糙度的影响程度及主次关系,为磨削参数的优选提供了依据。
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