检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

轻量化螺旋铣孔末端执行器研究

轻量化螺旋铣孔末端执行器研究

作者：程远涛大连交通大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料及其与合金叠层材料,具有硬度高、耐高温、耐腐蚀、密度低等优良特性,被广泛应用在航空航天、国防军工等领域的大型构件上。该类材料为典型的难加工材料,采用传统钻孔技术制孔时容易产生毛刺、撕裂等缺陷,从而降低孔的... 详细信息

纤维增强复合材料及其与合金叠层材料,具有硬度高、耐高温、耐腐蚀、密度低等优良特性,被广泛应用在航空航天、国防军工等领域的大型构件上。该类材料为典型的难加工材料,采用传统钻孔技术制孔时容易产生毛刺、撕裂等缺陷,从而降低孔的加工质量,严重时导致零件报废。螺旋铣孔技术,具有切削力小、切削热低、易排屑等优点,能够显著的提高制孔效率和加工质量,已成为难加工材料新型高效制孔的关键技术。目前主流螺旋铣孔末端执行器存在的问题是体积大、重量大,这对多关节工业机器人的功率与刚度要求较高,不仅耗费功率,也会影响制孔的形位精度。针对这一问题,本文提出一种轻量化的螺旋铣孔末端执行器,主要研究内容包括以下几个方面:(1)通过对螺旋铣孔末端执行器的需求分析,以形状和尺寸为约束,提出轻量化螺旋铣孔末端执行器的整体设计方案,包括装置的主要参数设计、整体设计及其工作流程。对该末端执行器进行结构设计,主要包括末端执行器工作装置结构设计、行星减速式调节偏心量装置结构设计及校核、动力源结构设计及校核。通过结构改进创新的设计,相同加工能力下,该末端执行器相对现有双偏心套筒结构末端执行器重量大约降低3/5左右。通过对末端执行器工作装置装配体进行运动仿真分析,结果显示螺旋铣孔末端执行器无运动干涉,其运动规律满足螺旋铣削运动要求。(2)利用拓扑优化的方法对末端执行器附件中重量和体积较大的支撑套筒与导轨定位系统底座结构进行轻量化设计。在HyperMesh中建立优化设计有限元模型,优化目标为体积最小。通过拓扑优化得出优化后设计区域材料的最优化布局等直面图,根据拓扑优化结果分析建立优化后支撑套筒与导轨定位系统底座几何模型。通过结构优化评定,得出优化后的支撑套筒与底座质量分别减少26.67%与25%,整机减重18.75%。(3)建立螺旋铣孔末端执行器整机有限元模型,对关键零部件进行静力学分析,结果表明其结构强度和变形量均满足工作要求;对整机进行模态分析,得出整机低阶固有频率远高于自转频率和公转频率,表明工作装置不会发生共振,满足振动性要求;通过谐响应分析得出整机在外界激励力频率与自身低阶固有频率一阶、二阶附近处工作时会发生共振,本装置应避免在该外界激励力频率下工作。

关键词：螺旋铣孔末端执行器结构轻量化静力学分析模态分析谐响应分析

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具参数及磨损研究

碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具参数及磨损研究

作者：甘涌泉大连交通大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料以其优异的综合性能,被广泛的应用在航空航天、高铁、军工等领域的大型构件上。为实现这些构件高质量高可靠性的连接,需要在构件上加工大量的装备孔,但由于碳纤维复合材料极难加工,采用传统加工方法会出现很多加工缺陷,... 详细信息

碳纤维复合材料以其优异的综合性能,被广泛的应用在航空航天、高铁、军工等领域的大型构件上。为实现这些构件高质量高可靠性的连接,需要在构件上加工大量的装备孔,但由于碳纤维复合材料极难加工,采用传统加工方法会出现很多加工缺陷,且不能满足加工要求,所以很多国家的公司开始研究螺旋铣削制孔技术,该技术可以改善传统加工方法带来的缺陷,节约成本,柔性较高,能够大幅度提高加工质量。本文以碳纤维复合材料T300AG/80为研究对象,主要研究了碳纤维复合材料螺旋制孔中的刀具参数选择、刀具磨损机理及磨损区域。本文在分析螺旋铣削制孔原理的基础上,搭建了能够实现钻铣对比、刀具刃数试验以及刀具磨损试验的试验平台,采用T300AG/80材料,在相同的加工工艺参数下,对传统普通麻花钻钻孔和螺旋铣孔的加工方法进行了对比试验。同时,初步分析了螺旋铣孔刀具各参数对加工的影响,并选择了刀具的材料、涂层以及几何角度,对刀具刃数做了相关对比试验,以此为依据,确定了合适的刀具刃数。进而,本文针对试验所用涂层刀具的磨损进行了理论分析和试验研究,通过正交试验,分析了各因素对刀具磨损的影响,得出了相关结论。通过单因素试验,分析了主轴转速和进给量对刀具磨损的影响,从而确定较为合适的主轴转速和进给量。最后,运用数字图像处理的方法对刀具磨损区域进行几何特征研究,计算了磨损区域相关几何特征。本文通过理论分析和试验研究证明了碳纤维复合材料螺旋铣削制孔在各方面均优于传统普通麻花钻制孔,通过分析选取了合理的螺旋铣孔刀具参数,对刀具磨损机理以及磨损区域进行了分析和计算,为合理调整螺旋铣孔刀具结构参数和提高加工效率提供了重要依据。

关键词：碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具参数设计刀具磨损

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

C/E复合材料螺旋铣孔技术研究

C/E复合材料螺旋铣孔技术研究

作者：谢海龙大连理工大学

学位级别：硕士

碳纤维／环氧树脂(Carbon/epoxy, C/E)复合材料具有优异的性能,广泛用于制造飞行器结构件。在加工C/E复合材料连接孔过程中容易出现分层、撕裂等加工缺陷,切削力过大、切削温度过高是导致加工缺陷的主要原因之一。螺旋铣孔作为航空制造... 详细信息

碳纤维／环氧树脂(Carbon/epoxy, C/E)复合材料具有优异的性能,广泛用于制造飞行器结构件。在加工C/E复合材料连接孔过程中容易出现分层、撕裂等加工缺陷,切削力过大、切削温度过高是导致加工缺陷的主要原因之一。螺旋铣孔作为航空制造领域新的制孔技术,加工C/E复合材料时表现出许多优于传统钻孔方法的特点,受到广泛关注。本文针对C/E复合材料开展了螺旋铣孔切削力、切削温度等方面的研究。论文主要内容如下：螺旋铣孔切削力模型。基于螺旋铣孔运动学原理,分析了螺旋铣孔加工特点及未变形切屑形状。螺旋铣孔加工过程中刀具周刃和端刃同时参与切削,且二者切削形式不同,分别对刀具周刃和端刃进行了切削力建模。对比了不同切削力建模方法,结合螺旋铣孔的加工特点和C/E复合材料结构特性,基于机械铣削力模型和钻削力模型,建立了螺旋铣孔切削力模型。C/E复合材料螺旋铣孔切削力模型及分析。针对实验采用的刀具设计了切削力系数标定实验,采用铣槽的方案对周刃切削力系数进行了标定,采用钻孔的方案对端刃切削力系数进行了标定,获得了C/E复合材料螺旋铣孔切削力模型,并进行了实验验证。根据标定后的切削力模型,分析了不同加工参数下单个周刃的切削力变化规律。根据不同加工参数对周刃切削力在工件坐标系中分量的影响,从理论和实验的角度定性分析了周刃加工参数对孔径的影响规律。C/E复合材料螺旋铣孔出口温度研究。采用专用加工装备开展了C/E复合材料制孔试验,利用红外热像仪实时监测切削温度,分析了螺旋铣孔加工参数对切削温度的影响规律。根据螺旋铣孔运动学规律和切削原理,从未变形切屑形状特点入手分析了螺旋铣孔切削温度的来源和影响因素。研究结果可对深入理解螺旋铣孔加工机理、制定合理的螺旋铣孔加工工艺提供依据。

关键词： C/E复合材料螺旋铣孔切削力模型切削温度

基于一维卷积神经网络的螺旋铣孔刀具磨损状态监测研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于一维卷积神经网络的螺旋铣孔刀具磨损状态监测研究

作者：尹宗宇浙江大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合材料（CFRP）/钛合金叠层材料在减轻质量的同时能综合两种材料的优异性能,在航空制造业得到广泛应用。CFRP/钛合金叠层的连接仍以螺栓连接为主,为保证连接孔的相对位置精度和加工效率,常采用一体化制孔。螺旋铣孔是一种... 详细信息

碳纤维增强复合材料（CFRP）/钛合金叠层材料在减轻质量的同时能综合两种材料的优异性能,在航空制造业得到广泛应用。CFRP/钛合金叠层的连接仍以螺栓连接为主,为保证连接孔的相对位置精度和加工效率,常采用一体化制孔。螺旋铣孔是一种新型制孔工艺,具有独特优势,在CFRP/钛合金叠层一体化制孔中已得到初步应用,但制孔时螺旋铣孔刀具磨损严重,为保证孔壁质量和尺寸精度,有必要对其磨损状态进行监测。为此,本文以机器人螺旋铣孔系统为平台,研究了螺旋铣孔刀具磨损状态监测方法,主要研究内容和创新点如下:介绍了螺旋铣孔加工原理、优势及其应用,阐述了刀具磨损状态监测研究现状,对比分析了传统机器学习和二维卷积神经网络（2D CNN）应用于刀具磨损状态监测的不足以及一维卷积神经网络（1D CNN）的优势、基本原理与应用现状。在介绍机器人螺旋铣孔系统组成,分析螺旋铣孔刀具磨损形式的基础上,对其磨损阶段进行了划分。阐明了电流信号作为监测信号的优势,在机器人螺旋铣孔系统中做了电流信号采集试验,建立了电流信号数据集。提出一种基于1D CNN的螺旋铣孔刀具磨损状态监测方法。设计了一个轻量级1D CNN,直接以螺旋铣末端执行器主轴、公转轴和进给轴电流时域信号为输入,网络能自动提取刀具磨损特征和分类不同磨损阶段,并将特征提取和分类统一到同一个框架中进行全局优化。电流信号数据集上试验结果表明,该方法可取得99.18%的监测准确率,明显优于支持向量机模型的96.24%监测准确率。针对电流信号数据集样本类别不平衡和急剧磨损阶段查全率不高等问题,进一步提出一种基于代价敏感一维卷积神经网络（1D CS-CNN）的螺旋铣孔刀具磨损状态监测方法。该方法从算法层面对1D CNN进行改进,通过增加急剧磨损阶段的错误分类代价,并将代价矩阵融入到网络损失函数中,使网络具有代价敏感性,从而得到1D CS-CNN。电流信号数据集上试验结果表明,该方法可将急剧磨损阶段的查全率由98.38%提升到99.60%,并将监测准确率提升到99.29%。

关键词： CFRP/钛合金叠层螺旋铣孔刀具磨损状态监测电流信号 1D CNN 代价敏感

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

钛合金螺旋铣孔过程仿真与试验研究

钛合金螺旋铣孔过程仿真与试验研究

作者：李永行天津大学

学位级别：硕士

在航空航天领域,钛合金材料由于其优异的物理力学性能从而得到了广泛的应用。但是,钛合金由于材料本身导热率低、化学活性高、弹性模量低等原因使得其机械加工技术一直以来都是一个难点,特别对于钛合金材料制孔效率和制孔质量等方面很... 详细信息

在航空航天领域,钛合金材料由于其优异的物理力学性能从而得到了广泛的应用。但是,钛合金由于材料本身导热率低、化学活性高、弹性模量低等原因使得其机械加工技术一直以来都是一个难点,特别对于钛合金材料制孔效率和制孔质量等方面很难得到保证。螺旋铣孔加工工艺作为一种新型的制孔工艺正在成为钛合金、复合材料等难加工材料较为理想的制孔技术。目前,关于螺旋铣孔过程三维仿真的研究较少,因此有必要对该工艺进行切削仿真研究,为进一步优化螺旋铣孔切削工艺提供参考。本文主要研究内容包括以下几个方面:首先,在分析螺旋铣孔工艺运动学的基础上,结合铣刀设计基本原理,采用人工神经网络,完成了螺旋铣孔专用刀具设计及优化。分析刀具各个几何参数对切削性能的影响规律,针对钛合金材料确立刀具前角、螺旋角和后角为影响切削性能的主要参数并理确定其初选范围;设计不同几何参数刀具螺旋铣孔全因素试验,以切削力为优化目标,利用人工神经网络模型对刀具几何参数进行优化并确定优化刀具几何参数。其次,利用Abaqus仿真软件以及有限元切削模型有关理论,建立了钛合金螺旋铣孔三维切削模型。在该模型中,采用Johnson-Cook材料本构模型以及相应的失效准则;在摩擦模型建立过程中,为了提高仿真精度,将切屑-刀具界面摩擦分为粘结区和滑移区两部分考虑;切屑分离准则采用几何-应力分离准则。通过以上分析,成功对螺旋铣孔过程进行了仿真,实现了对螺旋铣孔过程切削力的预测。最后,为了验证该仿真模型的有效性,对制孔过程切削力、表面应力实验值和预测值进行了对比分析。采用单因素试验方法,进行不同切削参数的螺旋铣孔试验,并利用X射线应力测试技术进行了残余应力测试;由试验结果可知,切削力仿真结果与试验结果一致性较好,仿真过程中得到的孔壁表面应力也在合理的范围内。本文研究的钛合金螺旋铣孔过程三维有限元模型,对于优化螺旋铣孔加工工艺,完善螺旋铣孔技术仿真研究有一定的参考价值。

关键词：螺旋铣孔刀具优化钛合金有限元过程仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

玻璃纤维复合材料螺旋铣孔切削加工的研究

玻璃纤维复合材料螺旋铣孔切削加工的研究

作者：王天宇沈阳理工大学

学位级别：硕士

GFRP具有高强度,高硬度,质量轻、抗疲劳等优良性能,在军工、医疗、风力发电等领域被广泛应用。GFRP由于其各向异性、非均质等特性,在制孔工艺过程中,极易出现撕裂、分层等缺陷。本文针对GFRP制孔过程中产生缺陷的原因及对其抑制方法进... 详细信息

GFRP具有高强度,高硬度,质量轻、抗疲劳等优良性能,在军工、医疗、风力发电等领域被广泛应用。GFRP由于其各向异性、非均质等特性,在制孔工艺过程中,极易出现撕裂、分层等缺陷。本文针对GFRP制孔过程中产生缺陷的原因及对其抑制方法进行深入研究。研究内容如下:(1)通过GFRP螺旋铣孔正交试验,采集铣孔过程的切向力F、径向力F和轴向力F并进行极差分析,得到切削参数对切向力F,径向力F,轴向力F的影响规律。通过钻孔与螺旋铣孔试验的对比,发现螺旋铣孔工艺可以有效降低轴向力。(2)通过Pro E建立工件刀具模型,基于abaqus建立仿真模型,采用正交试验法进行螺旋铣孔有限元加工仿真。得到切向力F、径向力F和轴向力F,并对其进行极差分析,得到切削参数对轴向力的影响规律。并与试验进行对比验证,验证仿真模型的正确性合理性。(3)对螺旋铣孔和钻孔切削过程中切削力进行分析,发现螺旋铣孔可以有效降低轴向力,并利用单因素试验得出不同切削参数对铣削分力的影响:随着切削速度的增大,轴向铣削力呈先增大后减小趋势,整体变化趋势较小。随着刀具中心的公转速度的增大,轴向铣削力逐渐增大。随着轴向进给螺距的增大,轴向铣削力逐渐增大。(4)通过对螺旋铣孔铣削力的分解,分别分析了轴向力、切向力、径向力对螺旋铣孔质量的影响。通过GFRP钻孔与螺旋铣孔试验,对比了两种加工方法对孔壁质量损伤的影响和制孔精度的影响,以及两种加工方式出入口撕裂情况。通过GFRP螺旋铣孔的正交试验,进行极差分析发现,不同切削参数对孔壁表面粗糙度和孔径误差的影响程度。通过单因素试验,得出不同切削参数对孔壁粗糙度的影响规律,同样,通过单因素试验分析得到不同切削参数对撕裂的影响。(5)以孔径误差、孔壁表面粗糙度、螺旋铣孔切削轴向力为输出特性指标,以切削速度、刀具中心公转速度、螺距为设计变量,建立GFRP螺旋铣孔加工试验模型。使用主成分法分析各输出特性指标在灰色关联计算中的权重系数,基于灰色关联分析模型和主成分分析法,得到衡量各指标间关联度大小的量化方法,将多目标转化为单目标,从而对GFRP螺旋铣孔加工参数进行优化,得出最优设计变量组合。

关键词：玻璃纤维复合材料(GFRP) 螺旋铣孔铣削力制孔质量参数优化

基于有限元仿真的碳纤维复合材料螺旋铣孔研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

制造技术与机床 2015年第3期 47-50页

作者：王明海徐颖翔姜庆杰沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136

碳纤维复合材料传统钻孔过程中,常常出现毛刺、撕裂、分层等缺陷,螺旋铣孔作为一种新的制孔工艺,能有效减少制孔过程中出现的问题。基于ABAQUS有限元软件分别建立碳纤维复合材料螺旋铣孔和传统钻孔的三维模型,并且从轴向力和加工质量两... 详细信息

碳纤维复合材料传统钻孔过程中,常常出现毛刺、撕裂、分层等缺陷,螺旋铣孔作为一种新的制孔工艺,能有效减少制孔过程中出现的问题。基于ABAQUS有限元软件分别建立碳纤维复合材料螺旋铣孔和传统钻孔的三维模型,并且从轴向力和加工质量两方面进行了对比和研究。结果表明,无论是切削轴向力还是加工质量,螺旋铣孔的效果都比传统钻孔好。

关键词：螺旋铣孔传统钻孔有限元仿真碳纤维复合材料

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

钛合金螺旋铣孔试验研究

钛合金螺旋铣孔试验研究

作者：王欢大连理工大学

学位级别：硕士

钛合金材料因其具有比强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优点,越来越多的被用于飞行器设计中,作为关键承力部分结构件使用;其在飞行器装配中的典型加工形式为制孔加工。钛合金材料属于典型的难加工材料,轴向力大、切削温度高、刀具磨损严重等缺... 详细信息

钛合金材料因其具有比强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优点,越来越多的被用于飞行器设计中,作为关键承力部分结构件使用;其在飞行器装配中的典型加工形式为制孔加工。钛合金材料属于典型的难加工材料,轴向力大、切削温度高、刀具磨损严重等缺点,航空制造业需要一种新型制孔技术。螺旋铣孔技术是航空装备制造领域新出现的替代传统钻孔的新技术,因具有加工质量好、效率高等优点被用于加工钛合金材料上加工装配用孔。本文对螺旋铣孔技术运动学进行了分析,采用切削速度、切向每齿进给量和螺旋导程三个基本加工参数描述螺旋铣孔过程,搭建了螺旋铣孔试验平台并进行精度试验,在螺旋铣孔试验平台上开展了钛合金材料的加工试验,研究了钛合金螺旋铣孔加工中切削温度及切削力的特征,以及基本加工参数对切削温度和切削力及加工质量的影响规律。主要研究内容如下：(1)分析了螺旋铣孔运动特点,确定了影响加工过程的主要参数;将自行研制的螺旋铣孔装置与二维移动平台、控制柜及夹具搭建了螺旋铣孔试验平台;对搭建的试验平台进行精度试验,试验结果表明该平台能够满足飞行器制孔要求。(2)研究了钛合金螺旋铣孔加工中切削温度及切削力的特征,以及基本加工参数对切削温度和切削力的影响规律。结果表明,力信号及温度信号会出现相同周期的波动,其周期即为刀具公转周期;切削速度增加时,切削温度有明显上升趋势,而切削力基本保持不变;而当切向每齿进给量增加时,切削温度无明显变化,这与切削热的分配比例有关,但是此时切削力上升;当导程增加时,切削力及切削温度都会增加。(3)对螺旋铣孔不同加工参数下表面质量进行分析。分析结果表明,加工孔径、表面粗糙度及圆度都主要受切向每齿进给量及导程的影响。孔径随着切削力的增加而减小,圆度及表面粗糙度随着切削力的增加而变差。对于刀具磨损及孔出口及入口的观测结果表明,切削速度对其影响较大,切削速度增加时,切削温度显著增加,切屑流动性变差,容易粘附在排屑槽中堵塞刀具,降低刀具的切削能力,导致在工件表面出口处有大量毛刺存在,降低加工孔的质量。

关键词：钛合金螺旋铣孔切削力切削温度表面质量

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力试验研究

碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力试验研究

作者：郭建刚大连交通大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料,.在航空航天、军工等领域广泛应用,其具有密度小、强度大、抗蠕变性能优异、高温强度好等优点。碳纤维复合材料虽然具有优异的工作性能,但切削加工性较差,是一种典型的难加工材料。随着碳纤维复... 详细信息

碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料,.在航空航天、军工等领域广泛应用,其具有密度小、强度大、抗蠕变性能优异、高温强度好等优点。碳纤维复合材料虽然具有优异的工作性能,但切削加工性较差,是一种典型的难加工材料。随着碳纤维复合材料的广泛应用,其难加工性与使用需求之间的矛盾日益突出。针对这个问题,本文分析了螺旋铣削制孔方法的特点,针对T300AG/80碳纤维复合材料进行了螺旋铣孔铣削力试验研究。根据试验需求,搭建了碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力试验工作台,主要由数控加工中心、测力仪、电荷放大器、数据采集卡以及切削力采集与处理软件构成,并且将各个仪器调试到合适的工作状态。为探究螺旋铣削加工参数对铣削力的影响规律,本文设计了铣削力测量试验方案,包括正交试验和单因素试验。单因素试验直观反映了主轴转速、螺旋转速、轴向进给量和偏心距对碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力的影响规律;利用正交试验的方法对碳纤维复合材料做了螺旋铣孔试验,得到了轴向铣削力的试验数据,建立了螺旋铣削碳纤维复合材料铣削力的回归方程。通过对回归方程进行拟合优度检验、回归方程显著性检验和回归系数检验,并通过试验验证,表明回归方程的拟合性较高,有较高的可靠性。通过单因素试验对制孔的直径偏差进行测量,测量结果表明螺旋铣孔直径偏差较小;通过正交试验对制孔的粗糙度进行了检测,发现粗糙度值偏大,针对这个难题,对加工参数进行了优化,得到优化加工参数。本文对碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力进行了系列试验研究,对孔表面粗糙度和直径偏差进行了准确测量和分析,其结果为难加工材料高质量制孔的后续研究提供了重要的参考依据。

关键词：碳纤维复合材料螺旋铣孔铣削力试验