薄壁回转体零件铣削加工再生颤振机理与支撑-工艺协同抑振方法

基本信息
批准号:51905076
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:牛金波
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
弱刚性零件支撑调控工艺优化再生颤振铣削加工
结项摘要

Thin-walled rotary parts, such as casings of aero-engine and nozzles of liquid-rocket, are widely used in aerospace industries. Due to the low-stiffness and small-damping of workpiece, it is prone to arouse regenerative chatter during milling process, which deteriorates the cutting surfaces and restricts the machining productivity. The difficulty of chatter suppression for thin-walled rotary parts mainly attributes to the low mechanical impedance and the small cutting parameters. Therefore, this project aims to achieve chatter avoidance through deep investigation on the dynamic modeling, response analysis, fixture adjustment and process optimization of the milling processes. To be specific, the project plans to (1) discover the mechanism of multi-regenerative milling chatter for thin-walled rotary parts under the influences of additional damping and fixture; (2) set up the time-varying dynamic model for the fixture-workpiece-cutter-tool machining system; (3) propose new response analysis methods considering the feedback of deflection and vibration; (4) present cooperative chatter suppression schemes via fixture adjustment and process optimization under the constraints of milling stability, surface location accuracy and surface roughness; and (5) develop co-optimization software/toolbox and construct experimental platform. The outcomes of this project is believed to have reference value to the high-efficiency chatter-free milling of thin-walled rotary parts.

薄壁回转体零件(如航空发动机机匣、液体燃料火箭喷管等)在航空、航天等领域应用广泛,由于其刚性弱、阻尼小,在外型面铣削过程中极易发生再生颤振,严重影响零件的加工精度和加工效率。本项目围绕薄壁回转体零件铣削加工的颤振抑制难题,针对其低机械阻抗结构特性和小切削用量工艺特点,研究外加阻尼和辅助支撑作用下的工艺系统动力学建模、动态响应分析、支撑装置调控与工艺参数优化,揭示薄壁回转体零件铣削加工的多重再生颤振发生机理,建立“支撑-工件-刀具-机床”工艺系统时变动力学模型,提出考虑加工变形与切削振动反馈的动态响应分析方法,探究无颤振约束、表面位置误差约束、表面粗糙度约束等多源约束下的“支撑-工艺”协同颤振抑制策略,开发协同优化软件包/工具箱并搭建实验验证平台,实现典型薄壁回转体零件的铣削颤振避免,为此类零件的高效稳定切削提供理论和技术支持。

项目摘要

本项目围绕航空发动机机匣等典型薄壁回转体零件铣削过程中的多重再生颤振预测与抑制难题,从动力学建模、动态响应分析、振动抑制策略等方面开展了系列研究工作,具体成果如下:探明了薄壁件铣削加工的多重再生颤振发生机制,建立了考虑瞬时振动反馈的状态依赖型时滞微分方程动力学模型,实现了切削过程刀齿跳离、多重再生等非线性现象的准确刻画;依据时间历程积分和不动点定理,分别提出了两种工艺系统动态响应分析方法,实现了弱刚性工况颤振稳定性、表面位置误差与表面粗糙度同步预报;发明了航空发动机机匣气动自适应支撑夹具,通过支撑夹具(末端机构、支撑位置、支撑力等)和加工工艺(铣刀齿距、主轴转速、轴向切深等)协同优化实现了薄壁回转体零件的铣削稳定性提升和颤振有效抑制,并在某型号航空发动机前机匣典型件上完成了实验验证。项目研究成果共计发表学术论文6篇(SCI检索5篇),授权国内发明专利3项,申请并公开国际发明专利1项;项目实施期间,培养/协助培养博士研究生2人(毕业1人)、硕士研究生3人(毕业1人)。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

宽弦高速跨音风扇颤振特性研究

宽弦高速跨音风扇颤振特性研究

DOI:
发表时间:2021
2

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019
3

基于混合优化方法的大口径主镜设计

基于混合优化方法的大口径主镜设计

DOI:10.3788/AOS202040.2212001
发表时间:2020
4

变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展

变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展

DOI:10.3901/jme.2020.24.219
发表时间:2020
5

异质环境中西尼罗河病毒稳态问题解的存在唯一性

异质环境中西尼罗河病毒稳态问题解的存在唯一性

DOI:10.16119/j.cnki.issn1671-6876.2017.04.001
发表时间:2017

牛金波的其他基金

相似国自然基金

1

航空薄壁零件铣削颤振非线性建模与电涡流被动抑制方法研究

批准号:51675032
批准年份:2016
负责人:杨毅青
学科分类:E0509
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

基于颤振预报的螺杆转子智能自抑振加工理论与方法研究

批准号:51505253
批准年份:2015
负责人:李欣
学科分类:E0503
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

铣削机器人颤振机理及其主动抑制研究

批准号:51505380
批准年份:2015
负责人:王战玺
学科分类:E0501
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

柔性薄壁结构件铣削变形和颤振耦合机理及三维稳定性研究

批准号:51105233
批准年份:2011
负责人:汤爱君
学科分类:E0509
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目