论文部分内容阅读
随着制造业的发展，薄壁零件以其重量轻，节约材料，结构紧凑等特点，广泛应用在航空航天、国防、汽车等领域，但是由于薄壁件刚性差，强度弱，结构复杂等特点，在加工过程中会出现颤振现象，使工件表面质量变差，所以控制加工振动是保证薄壁零件加工质量的关键。在机床切削加工过程中，颤振不仅降低了工件表面质量，还造成了刀具和机床的损坏、降低了加工效率。在机械制造过程中，夹具用于固定加工工件，使之占有正确的位置，并在加工过程中支撑工件，减少工件的振动和变形。因此设计具有增加系统刚度、减少薄壁工件变形的夹具具有重要的意义。 磁流变液受外加磁场激励能迅速固化（相变时间毫秒级），在常温下即可轻松实现“液-固”相变互逆转换。这样，既可利用磁流变液的优良流动特性柔性充填装夹间隙，实现磁流变液与零件装夹面的随形接触，又可通过励磁固化特性实现局部或整体低应力支撑装夹。同时，还可利用磁流变液励磁相变的可控性，调控薄壁件加工系统动力学特性，实现加工颤振抑制。以磁流变液作为相变装夹材料，为薄壁件可靠、柔性装夹提供了有效方案选择。因此磁流变装夹在保证薄壁件装夹柔性和可靠性、提高构件加工质量与效率、降低综合制造成本等方面具有独特的优势。 针对磁流变液在机械加工减振领域的研究与应用还不够完善的问题，首先研究了磁流变液的基本性质，比较了磁流变液的不同工作模式，设计了一套工作在挤压模式下的悬臂式薄壁件磁流变柔性夹具，合理规划夹具系统的电路与磁路。然后从磁流变液的流变性质着手，进行磁流变液挤压实验，针对工作在屈服前区的磁流变液，提出一种对工件中被磁流变液夹持部分添加弹性约束的方法，利用Ans ys软件分析被磁流变液夹持下工件的模态，评估不同磁场下磁流变液的夹持效果，对夹具中被夹持的薄壁工件进行模态锤击实验，测量薄壁工件的模态参数，通过实验验证仿真所得结果。最后针对铣削过程中的加工振动难题，利用所得模态参数绘制不同磁场下的铣削颤振稳定性叶瓣图，选择合理的切削参数进行薄壁零件的切削实验，改变励磁电流以获得不同的磁场，分别进行薄壁工件的切削，通过对比切削时的平均切深、工件的表面质量、切屑类型以及加工噪声等指标，衡量磁流变夹具的夹持效果。结果表明，所研究的基于磁流变液的柔性夹具对铣削过程中的加工振动起到了明显的抑制作用，为解决薄壁零件的加工振动问题做出了贡献。