低刚度铣削工艺系统的弹性铣削力建模方法
动刚度与静刚度
动刚度与静刚度 静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。 静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构振动的频率来衡量； 如果动作用力变化很慢，即动作用力的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同。否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构变形比较小，动刚度则比较大。 但动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。金属件的动刚度与静刚度基本一样,而橡胶件则基本上是不一样的,橡胶件的静刚度一般来说是非线性的,也就是在不同载荷下的静刚度值是不一样的;而金属件是线性的,也就是说基本上是各个载荷下静刚度值都是一样的; 橡胶件的动刚度是随频率变化的,基本上是频率越高动刚度越大,在低频时变化较大,到高频是曲线趋于平坦,另外动刚度与振动的幅值也有关系,同一频率下,振动幅值越大,动刚度越小 刚度 刚度 受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件
等因素以及外力的作用形式有关。分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。 工艺系统的刚度 1 ．基本概念 刚度的一般概念是指物体或系统抵抗变形的能力。用加到物体的作用力与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示，即（10-5 ） 式中——静刚度( N) ； ——作用力（N/mm ）； ——沿作用力方向的变形量（mm ）。 越大，物体或系统抵抗变形能力越强，加工精度就越高。
结构的刚度计算
建筑力学行动导向教学案例教案提纲
模块六：静定结构的位移计算及刚度校核 6.1.1 杆系结构的位移 杆系结构在荷载或其它因素作用下，会发生变形。由于变形，结构上各点的位置将会移动，杆件的横载面会转动，这些移动和转动称为结构的位移。 图6-1 刚架的绝对位移图6-2刚架的相对位移 我们将以上线位移、角位移及相对位移统称为广义位移。 除荷载外，温度改变、支座移动、材料收缩、制造误差等因素，也将会引起位移，如图11.3(a) 和图11.3(b)所示。 图6-3其他因素引起的位移 6.1.2 计算位移的目的 在工程设计和施工过程中，结构的位移计算是很重要的，概括地说，计算位移的目的有以下三个方面： 1、验算结构刚度。即验算结构的位移是否超过允许的位移限制值。 2、为超静定结构的计算打基础。在计算超静定结构内力时，除利用静力平衡条件外，还 需要考虑变形协调条件，因此需计算结构的位移。 3、在结构的制作、架设、养护过程中，有时需要预先知道结构的变形情况，以便采取一 定的施工措施，因而也需要进行位移计算。 建筑力学中计算位移的一般方法是以虚功原理为基础的。本章先介绍虚功原理，然后讨论在荷载等外界因素的影响下静定结构的位移计算方法。 6.2.构件的变形与刚度校核 6.2.1轴心拉压变形 一、纵向变形 1、拉压杆的位移：等直杆在轴向外力作用下，发生变形，会引起杆上某点处在空间位 置的改变，即产生了位移△l。 2、计算公式
N N F F l l dx dx dx E EA EA σ ε?====??? 图6-4轴心受拉变形 EA l F l N =?—— EA 称为杆的拉压刚度 （4-2） 上式只适用于在杆长为l 长度N 、E 、A 均为常值的情况下， 即在杆为l 长度内变形是均匀的情况 [例6.2-1]某变截面方形柱受荷情况如图6-5所示，F=40KN 上柱高3m 边长为240mm,下柱高4m 边长为370mm ，E=0.03×105 Mpa 。试求：该柱顶面A 的位移。 解：1.绘内力图 图6-5 二、横向变形 1、横向变形 (公式6-1) 2.横向变形因数或泊松比 （公式6-2） 【例6.2-2】 一矩形截面钢杆，其截面尺寸b ×h =3mm ×80mm ，材料的E =200GPa 。经拉伸试验测得：在纵向100mm 的长度内，杆伸长了0.05mm ，在横向60mm 的高度内杆的尺寸缩小了0.0093mm ，试求：⑴ 该钢材的泊松比；⑵ 杆件所受的轴向拉力F P 。 解：（1）求泊松比。 求杆的纵向线应比ε 求杆的横向线应变ε′ 求泊松比μ （2）计算杆受到的轴向拉力 由虎克定律σ=ε·E 计算图示杆件在F P 作用下任一横截面上的正应力 σ=ε·E =5×10-4×200×103=100MPa 333 3 52522.4010310120104100.03102400.03103701.86BC BC AB AB AB BC AB BC N l N l l l l EA EA ?=?+?=+-???-???=+ ????=-求变形： a a d -1=?a a ?-= 'εε εν' =νεε-='4105100 05 .0-?==?= l l ε4 '1055.160 0093.0-?-=-=?=a a ε31.010 51055.14 4 '=??-==--εεμA F N = σ
球头铣刀高速铣削铣削力建模分析
球头铣刀高速铣削铣削力建模分析 摘要：本文针对球头铣刀铣削特点，运用金属切削理论等，对球头铣刀铣削力建模进行了系统深入的研究，在针对球头铣刀高速铣削力研究的整个过程中，根据原有的经验公式及切削机理，主要对铣削力进行具体研究，研究球头铣刀切削微元上所受到的切向力，径向力和轴向力的受力情况，进而沿刀刃进行积分，通过局部坐标系转换到整体坐标系，用数值积分方法建立铣削力模型。 关键词：球头铣刀；铣削力；建模 1.概述 随着全球工业市场竞争的日趋激烈，产品的复杂性和加工质量要求越来越高。而随着CAD/CAM系统和CNC加工中心的进步，我们可应用球头铣削来满足复杂表面的加工需要。由于在复杂曲面加工中，很难选择恰当的参数使得加工过程既能提高生产率，同时又能保证工件质量。为了保证产品加工质量且避免刀具破损或刀具过变形等不期望结果的发生，通常做法是选择保守的加工参数。然而，这会降低生产率。这需要在加工参数和加工质量及加工效率之间达到一个最佳的匹配。 铣削加工过程是由“机床—刀具—工件”构成的、各种影响因素综合作用的系统。在加工进行过程中随时会受到各种随机因素的干扰，其中的干扰因素主要包括：工件材质不均匀造成的材料微观硬度变化，刀具磨损造成的刀具几何参数的改变，切削参数变化及切削振动等，这些因素都会使加工系统转变为动态系统。 因此，球头铣削过程分析和铣削力仿真对加工精度预测、铣削过程自适应控制以及工艺参数优化都有非常重要的意义。 2.铣削力建模 2.1 局部铣削力的计算 切削力的准确建模是分析和预报切削加工性能的基础（工艺参数的选择、切削过程稳定性、刀具磨损及破损的监控等）。由于铣削过程非常复杂，在此过程中铣削力不断变化，通常的切削理论不能趋势应用于铣削过程，因此，球头铣刀加工复杂曲面切削力模型建立的基本策略是将刀具切削刃沿轴向等间隔划分成许多很小的切削微元，每个微段相当于一个简单的斜角切削，作用在刀刃微段上的空间铣削力可以分解成微切向力、微径向力和微轴向力。刀具受到的切削力为参加切削的切削微元的受力之和，切削微元的受力分析是根据切削力与切削负载之间的经验关系。本文采用Lee和Altintas所提出的斜角切削的切削微元的受力公式： 在整体坐标系中，X方向为刀具的进给方向，Z方向垂直于水平面，根据右
系统动刚度的概念
系统动刚度的概念 一个典型的由质量一弹簧一阻尼构成的机械系统的质量块在输入力f （t ）作用下产生的输出位移为y （t ），其传递函数为 () ()()1121/11222++=++==s s k k Ds ms s F s Y s G n n ω?ω 系统的频率特性为 ()()()n n j k j F j Y j G ω?ωωωωωω21/122+???? ? ?-== 该式反映了动态作用力f （t ）与系统动态变形y （t ）之间的关系，如图4-52所示。 图4-52 系统在力作用下产主变形 实质上()ωj G 表示的是机械结构的动柔度()ωλj ，也就是它的动刚度()ωj K 的倒数，即 ()()()ωωλωj K j j G 1= = （） 当0=ω时 ()()k j G j K ====001 ωωωω （） 即该机械结构的静刚度为k 。 当0≠ω时，我们可以写出动刚度()ωj K 的幅值 ()k j K n n ??? ?? ??+???? ??-=2 222 21ω?ωωωω （） 其动刚度曲线如图4-53所示。对()ωj K 求偏导等于零，即 () 0=??ωωj K 可求出二阶系统的谐振频率，即 221?ωω-=n r （） 将其代入幅频特性，可求出谐振峰值
()212/1??ω-==k j G M r r 此时，动柔度最大，而动刚度()ωj K 具有最小值 ()k j K ?-=2min 12??ω （） 由式（）和（）可知，当1<
球头立铣刀铣削力有限元分析
有限元分析（论文） 球头立铣刀铣削力有限元分析 专业：机械电子 学生姓名：张娇 学号： 201201024
摘要 本文从球头立铣刀的几何模型着手，建立了一个适用于球头立铣刀铣削的三维铣削力模型，分析刀具几何角度的变化对切削力的影响，作为有限元分析的基础。应用有限元软件ANSYS，研究在不同铣削条件下(背吃刀量、每齿进给量、主轴转速、悬伸长度等)球头立铣刀的受力情况。 建立球头立铣刀仿真实体模型，进行有限元分析表明：其它铣削条件不变时，背吃量越大，球头立铣刀变形量和应力都同时增大，而且二者的增长幅度和增长趋势几乎相同；当每齿进给量增加时，球头立铣刀变形量和应力都同时增大，但是二者的增长幅度不同，球头立铣刀应力的增长更大一些；主轴转速越高，球头立铣刀变形量和应力也会越大，二者的增长趋势相同但是幅度不同，球头立铣刀变形量的改变较大。 Summary In the present paper,a three dimensional milling force model for ball-nose end mill Was established based on its the geometric model of cutting end edge．The influences of cutting edgeangles on cutting force were analyzed．With the assist of the finite element software“ANSYS”，real stress distributione were studied in the differen millingconditions，such as cutting depth，the feed amount of each tooth，main shaft rotation and theextended length etc．
机械制造工艺学课后习题及参考答案
机械制造工艺学复习题及参考答案 第一章 什么叫生产过程、工艺过程、工艺规程 ？ 生产过程是指从原材料变为成品的劳动过程的总和。 在生产过程中凡属直接改变生产对象的形状、 尺寸、 性能及相对位置关系的过程， 称为工 艺过程。 在具体生产条件下， 将最合理的或较合理的工艺过程， 用文字按规定的表格形式写成的工 艺文件，称为机械加工工艺规程，简称工艺规程。 、某机床厂年产 CA6140 卧式车床 2000 台，已知机床主轴的备品率为 15%，机械加工废品 率为 5%。试计算主轴的年生产纲领，并说明属于何种生产类型，工艺过程有何特点？若一 年工作日为 280 天，试计算每月 (按 22 天计算 )的生产批量。 解：生产纲领公式 N=Qn(1+ a )(1+ 3 )= (1 + 15%) (1 + 5%) =2415 台/ 年 查表属于成批生产 , 生产批量计算 : 定位？各举例说明。 六点定位原理： 在夹具中采用合理布置的 6 个定位支承点与工件的定位基准相接触， 来限 制工件的 6 个自由度，就称为六点定位原理。 完全定位： 工件的 6 个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的唯一位置， 定位。 不完全定位： 没有全部限制工件的 6个自由度， 但也能满足加工要求的定位， 定位。 欠定位：根据加工要求，工件必须限制的自由度没有达到全部限制的定位，称为欠定位。 过定位： 工件在夹具中定位时， 若几个定位支承重复限制同一个或几个自由度， 称为过定 位。 (d ) —面两销定位，X,两个圆柱销重复限制，导致工件孔无法同时与两 销配合，属过定位情况。 7、 “工件在定位后夹紧前 , 在止推定位支承点的反方向上仍有移动的可能性 定” , 这种说法是否正确 ?为什么 ? 答：不正确， 保证正确的定位时， 一定要理解为工件的定位表面一定要与定位元件的定位表 面相接触， 只要相接触就会限制相应的自由度， 使工件的位置得到确定， 至于工件在支承点 上未经夹紧的缘故。 8、 根据六点定位原理 , 分析图中各工件需要限制哪些的自由度 , 指出工序基准 , 选择定位基准 并用定位符号在图中表示出来。 9、分析图所示的定位方案，指出各定位元件分别限制了哪些自由度，判断有无 欠定位与过定位，并对不合理的定位方案提出改进意见。 何谓零件、套件、组件和部件？何谓套装、组装、部装、总装和装配？ 零件是组成机器的最小单元，它是由整块金属或其它材料构成的。 称为完全 称为不完全 , 因此其位置不
乘用车副车架静刚度分析规范
精选文档 Q/JLY J711 -2009 乘用车副车架静刚度CAE分析规范 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司 二〇〇九年三月
精选文档 前言 为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本规范。 本规范是对Q/JLY J711160-2008《乘用车副车架刚度CAE分析规范》的修订。与Q/JLY J711160-2008相比，主要差异如下： ——对原有章节进行重新编排； ——对分析模型的处理进行重新定义； ——对数据处理进行详细表述； ——对评价标准进行补充； ——对分析报告内容进行修改。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司工程分析部负责起草。 本规范主要起草人：李慧梅。 本规范于2009年4月15日发布并实施。标准号为Q/JLY J711160-2008的规范于2008年7月28日第一次发布，本次修订为第一次。
1 范围 本规范规定了乘用车副车架静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。 本标准适用于乘用车副车架静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 乘用车副车架静刚度分析的输入条件主要指副车架有限元模型，一个完整的副车架有限元模型含内容如下： a)副车架各个零件的网格数据； b)副车架焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 4 输出物 乘用车副车架静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型副车架静刚度分析报告》（“车型”代表车型代号，如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1副车架静刚度分析报告》）。 5 分析方法 5.1 分析模型 分析模型包括副车架的有限元模型，钣金件均采用壳单元模拟，点焊采用CWELD模拟，线焊采用RBE2或壳单元模拟。 5.2 分析模型的建立 建立有限元模型，应符合下列要求： a)副车架各个零件的网格质量应符合求解器的要求； b)副车架各个零件的材料，须与明细表规定的材料相对应； c)副车架各个零件的厚度，须与明细表规定的厚度相对应；
什么是动刚度
什么是动刚度？ 在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响？ 本文主要内容包括：1. 静刚度；2. 单自由度动刚度；3. 多自由度动刚度；4. 原点动刚度；5. 悬置动刚度；6. 支架动刚度；7. 怎么测量动刚度；刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF？》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度 在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。 注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF？》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF
乘用车悬架安装点静刚度分析规范
Q/JLY J711 -2008 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析规范 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司
二〇〇八年九月
前言 为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。 本规范主要起草人：汤志鸿。 本规范于2008年9月15日发布并实施。
1 范围 本标准规定了乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。 本标准适用于乘用车悬架安装点静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析，主要包括以下设施： a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身3D几何模型 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下： a)白车身各个零件的厚度或厚度线； b)白车身几何焊点数据； c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉； d)白车身各个零件的明细表。 3.2 白车身有限元模型 乘用车悬架安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 4 输出物 乘用车悬架安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型悬架安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1悬架安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。
汽轮机叶片曲面加工铣削力预测模型研究
汽轮机叶片曲面加工铣削力预测模型研究 发表时间：2018-11-13T20:10:30.447Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：王昌军 [导读] 摘要：汽轮机叶片是透平机械中起导流和能量转化作用的重要叶片类零件，文章针对汽轮机叶片曲面的加工特点,建立了铣削力模型,并从瞬时切削厚度的角度分析了数控工艺参数对铣削力模型的影响。 （哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150046） 摘要：汽轮机叶片是透平机械中起导流和能量转化作用的重要叶片类零件，文章针对汽轮机叶片曲面的加工特点,建立了铣削力模型,并从瞬时切削厚度的角度分析了数控工艺参数对铣削力模型的影响。运用汽轮机叶片铣削加工实验进一步验证了铣削力模型和金属切削有限元模拟模型的有效性。 关键词：叶片曲面；铣削力模型；数控工艺 一、汽轮机叶片曲面加工变形预测 直接分析复杂的铣削过程有一定的难度，简化处理过程更容易实现对加工变形有限元模拟，假设铣削过程是单齿切削，也就是说，在加工过程中的任意时刻，刀具齿与工件接触的次数始终是一颗齿轮。铣削加工的过程中，刀具和工件从刀具切削力在叶片加工过程的接触面之间模拟这种情况，通过螺旋力的应用和材料的去除，可以更好地模拟铣削过程，获得叶片的加工变形。 球头铣刀加工瞬态芯片厚度在不断变化，许多学者为了有效模拟切削力加载，把芯片厚度简化为固定值，为了能够建立一个更精确的切削过程有限元模型，仍把切削过程看作瞬时芯片厚度不断改变的材料去除过程，刀具去除工件材料是沿着路径轨迹进行去除工作的。切削力沿滚珠铣刀的螺旋边缘加载，实现叶片表面的更精确变形分析。有限元模型中材料的去除过程，在加工仿真过程中使用一样的球头铣刀直径筒和叶片工件的布尔运算，刀具沿进给方向移动，每次进行移动时就进行一次布尔运算，一直循环直到完整的材料去除。 二、汽轮机叶片曲面加工特点 汽轮机叶片汽道由复杂的NURBS曲线拟合而成,加工过程中使用的是广泛用于加工自由曲面的球头铣刀。叶片曲面加工过程中,沿着刀具轴向刀刃,瞬时切削厚度不断变化。瞬时切削厚度对切削力的大小起着决定性的作用。 三、汽轮机叶片的加工过程 1、叶片加工时的变形问题 由于汽轮机叶片边缘较薄，在铣削过程中切削力的作用下，产生较大的加工变形，加工变形是不可避免的，会使得加工精度和表面质量受到严重影响，造成较高的废品率。在叶片的受力变形和研究过程中，大量的试验要求引起了高成本的研究，增加了实验研究的昂贵的制造加工费用，所以有必要探索一种新的方法来实现铣削过程的真正再现。建立接近实际加工状态的切削力预测模型，能够较有效地预测叶片曲面的变形量，进而优化切削参数以对其加工变形进行控制。 建立接近实际加工状态的切削力预测模型,能够较有效地预测叶片曲面的变形量,进而优化切削参数以对其加工变形进行控制。谢小正就汽轮机叶片铣削加工中存在的变形不易控制的问题,借助最小二乘支持向量机原理,建立了被加工不锈钢叶片表面的粗糙度预测模型。目前,国内外对于汽轮机叶片曲面的加工人为因素占较大比重,还不存在一个较为全面、可供参照的工艺参数设置来调节铣削力,建立它们之间相互关系的铣削力模型,实现从过程描述向过程预测发展,从静态预测向动态预测发展。 2、叶片加工中人为因素的影响 目前，国内外对于汽轮机叶片曲面的加工人为因素占较大比重，还不存在一个较为全面、可供参照的工艺参数设置来调节铣削力，建立它们之间相互关系的铣削力模型，实现从过程汽轮机叶片汽道由复杂的NURBS曲线拟合而成，加工过程中使用的是广泛用于加工自由曲面的球头铣刀。叶片曲面加工过程中，沿着刀具轴向刀刃，瞬时切削厚度不断变化。瞬时切削厚度对切削力的大小起着决定性的作用。同时，随着刀具的运动，刀具主轴与叶片法向之间的夹角发生变化，研究汽轮机叶片汽道型线曲率的变化，考虑刀具加工倾角对切削力的影响是必需的。切屑的形成是三维塑性变形过程，过去很多学者也做了不少研究，但都没有把影响瞬时切削厚度的各因素考虑周全。不同刀具不同切削加工方法，切削力计算模型也就不同。 3、叶片曲面加工铣削力模型困难 汽轮机叶片曲面在加工过程中，随着走刀的进行，每齿进给量的水平投影发生了变化，同时当前切削刃微元段切除的不是上一微元段留下的材料置的切削半径发生了变化，汽轮机叶片在铣削过程中，铣刀沿着叶片式蒸汽路进行插补，汽轮机叶片型线是由复杂的有理b样条曲线拟合。但是在走刀过程中，切割的刀工具走的是一条直线，也就是步长。切割面积大小对切削力有极其重要的影响，为了更准确地计算切削力，在微元的总切削面积范围内，然后得到单位微力的力，可以得到力的空间分布。 4、利用金属切削有限元技术解决仿真技术 切削过程的仿真技术非常复杂，一些关键的技术环节对切割仿真的成功有着至关重要的影响。针对汽轮机薄叶片加工变形的问题，在有限元分析的基础上，显示解决方案模块，并提出了薄叶片涡轮铣削过程仿真模型，同时在进行仿真模型的过程中，提出了材料的摩擦模型，芯片分离标准，删除单元技术，任意拉格朗日欧拉法研究的关键技术进行分析研究，得到了更合理的仿真结果。球头铣刀切削微元的瞬时切削厚度是决定铣削力大小和方向的另一关键参数。瞬时切削厚度实际上是当前刀齿的切削路径和前一刀齿的切削路径在切削位置角的径向距离。 四、汽轮机叶片的材料选择 汽轮机叶片材质利用ICrl3、ZCrz3等，含有Mo、W、Nb、B、Ni等强化元素的12%一13%Cr钢，有良好的抗振性能和抗腐化性能，成为汽轮机叶片的重要材质，在某些工作温度400℃和需求抗腐化性不高的过热区工作的叶片，能用一些高合金钢制造叶片以高落造价，比如说是ZoerMo、ZsMnZv及15MnMoVCu等。在湿蒸汽区工作的叶片用抗腐化性高的不锈钢，利用温度的进步及叶片尺寸的利用有更高高温强度或者强度的叶片用钢材质。Icr13、2Cr13等用于工作温度簇45℃叶片。温度跨越500℃，需在ICr13型的基础上，参加多元合金元素Mo、W、Nb、B、Ni等强化的钢。 汽轮机叶片表面处理材料选择模型的热弹塑性本构模型、摩擦模型点球摩擦模型、切削过程有限元模拟的有限元软件ABAQUS显式支持ALE方法，在结合物理分离准则来实现仿真的过程中，汽轮机叶片薄处理芯片分离关闭。对材料失败状态初始定义，采用J-Cdamage层
螺纹铣削切削力模型
本科毕业设计（论文）外文翻译译文 学生姓名：王晶 院（系）：机械工程学院 专业班级：机械1004班 指导教师：于洋 完成日期：20 年月日
螺纹铣削切削力模型 Anna Carla Araujo a ,Jose Luis Silveira a, Martin B.G. Jun b, Shiv G. Kapoor b, Richard Devor b,* 摘要： 本文主要介绍了预测螺纹铣削力的机理模型。切螺纹铣削的力学分析类似于端铣工艺，但采用了改良切削刃的几何形状。切屑厚度和切割力模型的开发是基于工具的独特几何形状进行的。该模型已校准了6061铝并得到验证。使用该模型对工具和螺纹几何形状的影响进行了研究。 关键词：螺纹铣削；机理模型；力预测 1 前言 在工件上的线程可以在各种不同的方式来生产，它应用了以下两个基本原理：塑性加工和金属切削。虽然由塑性变形产生的线程通常较强，螺纹成型工艺在许多应用方面无法达到高准确度和高精密度的需求。此外，利用脆性材料制成的螺纹是不能由塑性加工产生的.为线程生成在这类应用的另一种方法是螺纹切削[1]。常见的切削过 程有内部线程生成切割攻丝和螺纹铣[2]。而攻丝需要工具的直径是相同的，一个螺纹磨可以在孔直径大于该工具产生的内螺纹[3]。螺纹铣削的这种多功能性使得当不同的直径需要带螺纹时允许使消除换刀。螺纹铣削也通常可以提供更高的精度，可以实现更大的速度比攻[4,5]。此外，螺纹铣削和攻丝相比提供了更好的排屑，从而减少了由于切屑堵塞引起的刀具磨损，同时也增加摩擦力。但是，在更广泛的基础上促进该过程仍需要了解此过程和在螺纹铣削上提高工作效率和螺纹质量的可能性。 一些模型已经被开发用于创建线性攻丝[6-9]。坎波马内斯[10]开发了一种力模型与 粗加工立铣刀，它们具有类似的几何形状，。此外，Altintas和Merdol [11]通过拟合锯齿形凹槽设计与三次样条开发了切削力模型的锯齿形螺旋立铣刀。然而，这些力模型并不适用于螺纹铣削，因为过程的几何形状和刀具几何形状是不同的。目前没有记录已开发调查螺纹铣削过程的力模型，很少有人知道的螺纹铣削加工的切削特性。 本文的目标是开发可用于理解螺纹铣削过程的螺纹铣削力模型，以提高工艺性能。该切屑厚度模型来整合沿着切割工具的不同径向深度由于线程和刀具跳动的影响。该刀具被认为是具有螺纹切削刃的端铣刀。切削力模型是用机械方法开发的。 本文的结构如下。首先描述螺纹铣削加工的独特性和切屑厚度并开发介绍切削力
模板刚度计算
采用10mm厚竹胶板50×100mm木方配制成梁侧和梁底模板,梁底模板底楞下层、上层为50×100mm木方，间距200mm。加固梁侧采用双钢管对拉螺栓(φ14)，对拉螺栓设置数量按照以下原则执行：对拉螺栓纵向间距不大于450mm。对拉螺栓采用φ14PVC套管，以便周转。 搭设平台架子，立杆间距不大于900mm，立杆4m，2m对接，梁底加固用3m、2m钢管平台、梁底加固钢管对接处加设保险扣件。立梁用一排对拉螺栓间距600mm，次梁侧面钢管与平台水平管子支撑，板、梁木方子中到中间距200mm。 ⑵梁模板设计 本工程转换层梁最大截面1125mm×1400mm，取此梁进行验算，跨度7.20m。梁底模板采用δ=14厚多层板，模板下铺单层木龙骨50×100木方，间距200mm。梁底用钢管做水平管，梁底加固采用钢管、扣件病及保险扣件。梁侧模板为δ=14厚多层板，设立楞为50×100木方，间距200mm,中间加两道φ12对拉螺杆，固定Φ48×3.5双根钢管横向背楞两道,拉杆间距500mm，计算梁底模木方、支撑。 模板支设见前设计图 木方材质为红松，设计强度和弹性模量如下： fc=10N/mm2；fv=1.4N/mm2；fm=13N/mm2；E=9KN/mm2； 松木的重力密度为：5KN/mm3； 底模木方验算： 荷载组合： 模板体系自重：｛（0.015×(1.5+0.5)×0.3+(0.1×0.05×5+0.1×0.1×2)×5）｝×1.2=0.486KN/m； 混凝土自重：24×0.9×0.5×1.2=12.96KN/m 钢筋自重： 1.5×0.9×0.5×1.2=0.81KN/m； 混凝土振捣荷载：2.0×0.5×1.4=1.4KN/m； 合计：15.656KN/m 乘以折减系数0.9，q=0.9×14.09=12.68KN/m； 木方支座反力： R=（4-b/L）qb3/8L3=（4-0.25/0.6）×12.68×0.253/（8×0.63） = 0.41KN； 跨中最大弯距: Mmax= KqL2 =0.07×12.68×0.62=0.32KNm； 内力计算： σ=M/W=0.32×106/（100×1002/6） =1.92N/mm2＜fm =13 N/mm2； 强度满足要求。 挠度计算： 模板体系自重：（0.015×(1.5+0.5)×0.3+(0.1×0.05×5+0.1×0.1×2)×5）=0.405KN/m； 混凝土自重：24×0.9×0.5=10.8KN/m； 钢筋自重： 1.5×0.9×0.5=0.675KN/m； 混凝土振捣荷载：2.0×0.5=1KN/m； 合计：12.88KN/m 乘以折减系数0.9，q=0.9×12.88=11.59KN/m； f=KfqL4/100EI =0.0521×11.59×6004/100×9000×（100×1002/6） =0.522mm<[f]=L/400=600/400=1.5mm 挠度满足要求。
原点动刚度
一、动刚度的概念 对于线性系统，用施加在系统上的力除以位移，即得到了刚度。刚度是系统固有的特征，与外界施加的力和响应没有关系，即“静止”状态就存在的，所以称之为静刚度。在静止状态下，在系统上施加力并测量位移，就可以得到静刚度。 在外力的作用下，系统运动起来，其刚度特性随着输入的频率而发生变化。对于含阻尼 的单自由度系统而言，其微分方程为：f kx x c x m =++ ，位移响应为：)(0?ω-=t j e X x 将位移响应、速度响应、加速度响应的表达式代入微分方程中可得系统的刚度为：ωωjc m k x f k d +-==)(2，其幅值为：2 22)()(c m k k d ωω+-=此时的刚度是激励频率的函数，称为动刚度。动刚度取决于系统的质量、阻尼和静刚度。下图为一个单自由度系统的动刚度曲线，当激励频率为0时，动刚度等于静刚度，当激励频率为系统共振频率时，动刚度最低，主要受阻尼影响，当激励频率在共振频率以上，则主要受到频率和质量的影响，并且随频率的平方成正比。 一般的测试条件下加速度更容易测量，因此常用加速度来表征系统的振动响应 d A f x f Z 221 ωω-=-=，其幅值为 2222)()(1ωωωc m k +-，Z A 为加速度阻抗，又称为 原点动刚度，由于函数含有21ω的成分，加速度动刚度曲线呈现随着频率增加而衰减的趋势。 二、IPI 与原点动刚度 长期以来，在测试或分析噪声和振动频响曲线时，人们习惯了共振峰值朝上，即“朝上”的峰值有问题，而朝下的峰值没有问题。动刚度峰值的趋势与我们的习惯相反，看起来有些别扭。于是，为了倒立的、有问题的峰值从“朝下”顺倒“朝上”，就引入了一个新的表述方法，即IPI。 IPI 是Input Point Inertance 的简写。Inertance 这个单词表述的意思是惯性，用机械术语来描述，就是导纳。IPI 就是指系统的加速度导纳，即表示加速度响应与输入力的
机床静刚度测定实验指导书
机床静刚度实验 一、实验目的： 通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。 二、实验装置 机床一台 静刚度测定装置一套 图1 机床静刚度测定装置图 三、实验方法与步骤 1、如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 (光轴受力后变形可忽略 不计)。 2、将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。 3、在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时， 其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。 4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。然后读出靠近在车头， 尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。
2 根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F 头、F 刀和F 尾。 为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm 和105mm 。并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。 表2 机床静刚度计算 四、静刚度的计算 为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。故机床、床头、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示： )j 1 j 1(41j 11尾头刀机++=j 式中：头 头头Y F j =；刀刀刀Y F j =;尾尾尾Y F j =
什么是动刚度 (优选.)
wo最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本--------------------- 方便更改 rd 什么是动刚度？ 在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响？ 本文主要内容包括：1. 静刚度；2. 单自由度动刚度；3. 多自由度动刚度；4. 原点动刚度；5. 悬置动刚度；6. 支架动刚度；7. 怎么测量动刚度；刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF？》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度 在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。 注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF？》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF
同济 自动控制原理 控制系统 资料 系统动刚度的概念
系统动刚度的概念 一个典型的由质量一弹簧一阻尼构成的机械系统的质量块在输入力f （t ）作用下产生的输出位移为y （t ），其传递函数为 ()() ()1121 /11 22 2++=++==s s k k Ds ms s F s Y s G n n ω?ω (4.31) 系统的频率特性为 ()() ()n n j k j F j Y j G ω?ωωωωωω21/122+??? ? ??-== (4.32) 该式反映了动态作用力f （t ）与系统动态变形y （t ）之间的关系，如图4-52所示。 图4-52 系统在力作用下产主变形 实质上()ωj G 表示的是机械结构的动柔度()ωλj ，也就是它的动刚度()ωj K 的倒数，即 ()()()ωωλωj K j j G 1= = （4.33） 当0=ω时 ()()k j G j K ====001ωωωω （4.34） 即该机械结构的静刚度为k 。 当0≠ω时，我们可以写出动刚度()ωj K 的幅值 ()k j K n n ????? ??+???? ??-=2 22221ω?ωωωω （4.35） 其动刚度曲线如图4-53所示。对()ωj K 求偏导等于零，即 ()0=??ωω j K 可求出二阶系统的谐振频率，即 221?ωω-=n r （ 4.36） 将其代入幅频特性，可求出谐振峰值
()212/1??ω-==k j G M r r (4.37) 此时，动柔度最大，而动刚度()ωj K 具有最小值 ()k j K ?-=2min 12??ω （4.38） 由式（4.42）和（4.43）可知，当1<
实验一车床三向力静刚度测定
实验一车床三向力静刚度测定 一、实验目的与要求： 1.熟悉车床静刚度的测定方法。 2.比较车床各部件刚度的大小，分析影响车床刚度的各种因素。 3.巩固和验证《机械制造工艺及夹具设计》中有关系统刚度和误差复映规律的概念。 二、实验设备和仪器： 1.CA6140车床。 2.三向力静刚度测定仪。 3.千分表。 三、实验方法： 1. 图 1 将紧锁套9（见图1）装在车床尾座套筒上。由于在该套上有两个相互垂直的平面，所以可将磁性表座安放在小拖板上，用百分表在套9的水平面上拉表，或将角尺放在床身上，依套9的垂直平面找正，当找正后，即将两个夹紧螺钉12固定，这时，套9上的刻线即位于车床前后顶尖轴线所处的水平平面内，随后将弓形体1装在车床两顶尖之间，摇动尾座手把将顶尖压在弓形体1右顶尖孔中，再将销8插入套9的孔中，将手把2扭入弓形体所选定的螺纹孔中（如图1所示为30o）. 2.模拟车刀的安装： 第一种情况： α=0o，β由0o转到90o时（见图3），可将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压刀槽内，这时，先将找正顶尖6装入弓形体孔内，将刀杆13安装在与车床两顶尖中心连线相垂直，并在刀杆底部垫适当厚度的垫铁，使顶尖6的尖端与模拟刀头14的中心孔均匀接触，这时模拟车刀上的刚球中心便与车床中心等高。若弓形体转动不同的?角，可将模拟车刀刀头转适应的角度，转角大小以刀头与测力圈不相撞为准。 第二种情况： α=30o，β由0o转到90o时。仍将模拟车刀刀杆装在车床刀架左边的压力槽内（见图2a），车刀高度方向（即Z方向）位置的确定仍与第一种情况相同，但由于α≠0o，所以模拟车刀必须在X-Y平面内转相应的角度，转角大小的确定，是以模拟车刀受力后使刀架所产生得力距，与一般车削时受力架产生的力矩尽量相接近，由于刀架的转动，刀头上的刚球中
什么是动刚度
什么是动刚度 在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响 本文主要内容包括：1.??? 静刚度；2.??? 单自由度动刚度；3.??? 多自由度动刚度；4.??? 原点动刚度；5.??? 悬置动刚度；6.??? 支架动刚度；7.??? 怎么测量动刚度；?刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。?相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度 在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。?在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。?弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。 注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF表达式