高速列车用6N01薄壁结构铝合金板材铣削加工噪声研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dongjuanqiu
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薄壁结构铝合金板材具有突出的结构特征、重量轻、强度高、力学性能稳定和隔音效果好等优势,在动车车厢上使用广泛。薄壁结构铝合金板材属于薄壁连接性结构材料,本身结构复杂、刚度差,加工过程中造成刀具不连续切削、局部支撑面减小,从而产生剧烈的振动进而引发刺耳的噪声,严重影响了操作者的身心健康。本文以高速列车用的大型6N01薄壁结构铝合金板材为研究对象,建立了薄壁结构铝合金板材铣削模型并进行铣削力实验,获得了由于薄壁结构铝合金板材加工刚度差,在铣削过程中受到铣削力的作用极易发生弹性偏转,从而引起剧烈振动,引发噪声的产生,这是薄壁结构铝合金板材产生噪声最主要的因素。建立了薄壁结构铝合金板材局部振动微分方程,获取了影响铣削振动产生的主要因素为刀具参数(刀柄直径、螺旋角)、铣削参数(主轴转速、径向切宽、进给量)以及薄壁结构铝合金板材自身结构参数。基于NI数据采集平台和LabVIEW软件,设计了薄壁结构铝合金板材高速铣削振动噪声信号采集实验系统,利用LabVIEW软件中的DAQ功能,设计规划完成了振动和噪声信号的采集、存储的系统框图程序设计。通过设计并进行了铣刀转速高于5500r/min的铣削实验,并进行相关分析,研究铣削参数(主轴转速、进给量、径向切宽)对6N01薄壁结构铝合金板材铣削加工产生的振动、噪声影响规律。将实验获取的信号进行时域特征值提取,研究了铣削参数对铣削噪声的影响规律:随着主轴转速和径向切宽的增加,声压级呈现先增大后减小趋势;随着进给量的增加,噪声声压级呈现减小趋势。利用LabVIEW与MATLAB混合编程的方式进行频域分析以及小波包能量特征值提取,研究结果表明:铣削噪声的主要频率为刀齿铣削频率及其倍频,其中二倍倍频占比大,其中高频部分占能量比大,同时,本文根据噪声产生机理制定了在薄壁结构铝合金板材铣削区域填涂阻尼橡胶的抑制策略,最后将应用抑制策略的工件进行验证实验,利用数据采集系统获取振动、噪声信号并对相关特征值进行提取,与之前相应对照实验组的声压级、频域以及小波包能量占比的比较中发现,降噪降频效果明显。
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