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弱刚度结构件的高速铣削及变形控制技术研究

刘胤  
【摘要】: 弱刚度结构件由于刚度低,在切削过程中易发生加工变形,加工精度不易控制。高速加工技术以其切削力小、切削热低、切削速度快和加工精度高等优点,在加工窄缝、薄壁结构时具有显著优势。论文依托某科研项目,基于CAD/CAE/CAM/HSM技术,采用理论分析、数值模拟、实验验证相结合的方法,从刀具选择、工件装夹、走刀路径等方面,研究铝质弱刚度型腔结构件的高速铣削工艺及变形控制问题。 首先,以某典型弱刚度结构件为研究对象,分析了材料特性、结构特点及加工要求,进行了整体工艺规划。在综合考虑刀具性能、几何参数及市场供应的前提下,选择了铣削刀具。接着,确定了弱刚度结构件的定位方案;计算了φ4立铣刀槽铣型腔时的铣削力和夹紧力,利用ABAQUS 6.6软件建立了弱刚度结构件的装夹布局有限元模型,通过有限元模拟与分析,从10种拟定方案中,优选出了最优方案;基于数值模拟结果,利用UG 4.0,设计了相应央具。其次,在UG CAM环境下,确定了弱刚度结构件的次摆线铣削方式、型腔加工顺序、铣削参数等,进行了铣削加工模拟及刀轨检查,为下一步的实验验证提供理论指导;最后,在Mikron XSM600高速铣削加工中心上进行了高速铣削加工实验,测量了铣削力及表面粗糙度,观察了实验现象,分析了加工效果。实验结果初步达到预期目标,型腔表面加工质量满足加工要求。 研究结果对保证铝质弱刚度结构件的加工质量、提高高速铣削型腔类弱刚度结构件的加工工艺水平具有一定的指导意义,同时对其他弱刚度结构件的加工也具有一定的参考价值。


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