纯铁薄壁壳体精密车削变形预测与控制

发布时间：2025-06-06 02:50

　　随着航空航天、能源动力和精密仪器等领域的发展,薄壁零件的使用量大幅增加,精度要求也不断提高。由于薄壁零件自身的结构刚度差,切削加工过程中,其在夹紧力、切削力和残余应力等因素的作用下会产生较大变形,零件的加工精度往往难以保证。而纯铁材料作为一种难加工材料,本身的切削加工性较差,导致纯铁薄壁零件的精密加工问题长期无法得到解决,制约了相关行业的应用和发展。因此,围绕纯铁薄壁零件的精密加工问题,采用有限元仿真等技术手段,研究加工过程,优化加工工艺,对纯铁薄壁零件加工精度的提高有着重要的理论意义和实用价值。本文以纯铁薄壁曲面回转类零件为对象,针对其车削加工变形问题,采用有限元分析和切削实验等方法,考虑切削力、装夹力以及残余应力等多种影响因素,对薄壁回转件车削加工过程中的变形问题进行了研究,以揭示各因素对加工变形的影响规律,并据此优化加工工艺。具体研究工作如下:基于大型通用有限元软件ABAQUS建立了弹性工件—夹具接触模型,预测了纯铁薄壁壳体的装夹变形。以相同装夹条件下的装夹变形最小为目标,对提出的不同装夹方案进行了优选。考虑定位面不同轮廓形式,对定位面存在平面度和平行度误差情形时的装夹变形进行了分...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 纯铁材料属性
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 薄壁件加工变形影响因素
        1.3.2 装夹变形研究现状
        1.3.3 切削加工残余应力研究现状
        1.3.4 薄壁件整体变形研究现状
    1.4 论文主要研究内容及结构
2 薄壁构件装夹变形分析
    2.1 基于ABAQUS的装夹变形预测
        2.1.1 有限元方法概述
        2.1.2 装夹变形仿真建模研究
    2.2 装夹方案的优化选择
        2.2.1 装夹方案
        2.2.2 优选结果
    2.3 薄壁构件装夹变形预测
        2.3.1 存在平面度误差情形
        2.3.2 存在平行度误差情形
    2.4 本章小结
3 三维热力耦合车削仿真
    3.1 金属切削基本理论
        3.1.1 切削变形理论
        3.1.2 加工残余应力的产生机理
    3.2 三维热力耦合切削仿真关键技术
        3.2.1 金属材料切削过程动态力学特性
        3.2.2 切屑分离准则
        3.2.3 自适应网格划分技术
    3.3 三维热力耦合车削仿真分析
        3.3.1 三维热力耦合车削仿真模型
        3.3.2 结果与分析
    3.4 本章小结
4 工件整体变形预测
    4.1 工件整体变形预测模型
        4.1.1 映射法基本原理
        4.1.2 非均匀应力场下工件整体变形预测模型
    4.2 薄壁壳体整体变形预测
        4.2.1 基于二次开发的变形预测模型实现
        4.2.2 预测结果和对比
    4.3 本章小结
5 车削实验
    5.1 切削力测试与验证
        5.1.1 切削力测试系统
        5.1.2 切削力测试结果
    5.2 残余应力测试与验证
        5.2.1 残余应力测试系统
        5.2.2 残余应力测试结果
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4049674