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高速铣削加工及振动对铝合金边梁变形影响的研究
| 论文题名： | 高速铣削加工及振动对铝合金边梁变形影响的研究 |
| 关键词： | 动车车体;铝合金边梁;铣削加工;变形问题 |
| 摘要： | 铝合金边梁是位于动车车体底架左右两侧的纵向梁，起到支撑车体的载荷以及连接底架与侧墙的作用，是保证铁路列车运行安全的关键部件之一。由于该工件结构复杂，刚性差，并且不易装夹和加工，因此在高速铣削过程中，铝合金边梁易出现振动，变形及裂纹等现象，导致边梁的合格率较低，造成经济损失。 本文以铝合金边梁为研究对象，在高速加工过程中，针对由高速铣削加工及其振动而引起的变形问题展开研究，主要研究内容如下: 首先，通过对比三种经典的铣削力模型，建立了适合铝合金边梁的铣削力经验模型。设计完成了16组铣削参数的正交试验，在VMC850L型号的加工中心上利用YDX-Ⅲ9702三向压电式铣削测量仪采集铣削力，通过EXCEL对铣削力数据进行回归分析，得出铝合金边梁的铣削力经验公式，并对模型的预测值和测量值进行有效性的验证，其平均误差在6％以下，因此该模型的可靠性较高，并为有限元边界条件的加载和铣削参数的优化提供了理论支持。 其次，铝合金边梁的模态和谐响应分析。利用UG对铝合金边梁建模，再借助ANSYS进行模态分析得到了20阶的固有频率和振型，最大的是239.31Hz，最小的是75.508Hz，在第14阶218.18Hz时变形最大为0.667mm，以模态分析结果为基础，加载不同的铣削力进行谐响应分析，在180Hz，240Hz时发生共振，同时共振处的频率与铣削力的大小无关，但是铣削力越大，振幅（变形）就越大，此结果对铣削参数的选择提供了参考。 最后，通过铣削力的试验得出铣削参数对铣削力的影响以及铣削力对变形的影响，然后对工件所在的系统利用锤击法进行试验模态分析，得到第一阶的固有频率为68.5Hz，与第三章的模拟对比，其误差为10.23％，再通过铣削振动试验，得出铣削参数对振动的影响，进而得到铣削振动对工件变形的影响，通过以上试验和研究得到在主轴速度N=6000～6500r/min，每齿进给量fz=0.05mm/z～0.1mm/z，轴向切深ap=6mm～10mm时工件的变形最小，综合实际情况，选取两组参数并利用试验和ANSYS进行分析、验证，得到最优的铣削参数。 |
| 作者： | 姚福钦 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵娟;王银灵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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