项目名称: 薄壁件加工过程非线性动态特性及表面形貌混沌特征研究

项目编号: No.51275139

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 吴石

作者单位: 哈尔滨理工大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 高速加工航天航空典型零件(薄壁件)时效率低下是制约多轴联动加工机床效能发挥的关键瓶颈之一,其原因是相关基础理论缺乏深入系统研究。薄壁件的高速铣削是复杂的三维铣削过程,易产生刀具、工件耦合振动和工件热力耦合变形,从而破坏加工表面形貌。本项目从研究铣削过程参数慢变的非线性动力学特性入手,在传热学、热弹塑性理论、非线性振动理论和数值计算技术的支持下,通过深入的理论研究和系统的铣削实验,建立动态铣削力模型、薄壁件不同加工阶段非线性颤振预测模型,分析薄壁件表面热力耦合应力场及变形,揭示加工三维表面形貌混沌特征的形成机理及与混沌振动、薄壁件变形的关系,提出抑制混沌振动产生的措施,在考虑机床-刀具-薄壁工件的空间动刚度场的基础上,以表面形貌、刀具寿命、加工效率为目标进行薄壁件高速铣削过程、铣削条件及非线性动力学敏感参数的综合优化,为多轴联动高速加工薄壁件提供理论和实践依据。

中文关键词: 薄壁件;热力耦合变形;非线性振动;表面形貌;混沌特征

英文摘要: Low efficiency of high-speed machining for aerospace typical workpiece(thin-walled workpiece) is one of the key bottleneck of multiaxial linkage machining efficiency, whose reason is lack of systematic study on the basic theory. High-speed milling on thin-walled structure component is a complex 3D milling process which is easy to produce coupling vibration of tool and hermo-mechanical coupled deformation of workpiece, so as to destroy the surface topography and surface integrity. This project is started with studying nonlinear dynamic characteristics of slowly varying parameters in the milling process,with the supports of heat transfer,thermal elastoplastic theory, nonlinear vibration and numerical techniques for computing, through in-depth theoretical and milling experiments of system,we establish the prediction model of nonlinear chatter of thin-wall workpiece at different processing stages, analyze aurface thermo-mechanical coupled stress field and deformation of thin-walled workpiece, reveal the formation mechanism of chaotic characteristics of processing 3D surface tepography and the relationship with chaotic vibration and deformation of thin-walled workpiece, propose methods of suppressing chaotic vibration. On the basis of considering the space dynamic stiffness of machine-tool-workpiece, synthesized opti

英文关键词: Thin-walled workpiece;Thermo-mechanical coupled deformation;Nonlinear vibration;Surface topography;Chaotic feature

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