基于车铣的曲轴精加工技术的研究

论文摘要

车铣技术由于其切削效率高、加工精度好等优点在当今工业发达国家的应用越来越广泛,利用多轴联动的车铣技术实现在一次装夹中完成曲轴的大部分精加工是一种全新的曲轴加工技术。它能够最大限度的缩短生产周期,仅需一次装夹就可以获得最佳精度。此领域的理论研究甚少,因此车铣曲轴精加工技术的研究有很重要的现实意义。对曲轴连杆轴颈处的车铣加工一直是一个技术难题,所以根据基本矢量模型对正交车铣曲轴连杆轴颈运动过程进行了数学建模,研究分析了正交车铣曲轴连杆轴颈的理论粗糙度,包括微观圆度和宏观侧母线。由数学模型开发出正交车铣曲轴表面运动轨迹仿真系统,利用单因素实验法对车铣曲轴连杆轴颈运动轨迹进行了计算机仿真,分析各个参数对曲轴表面质量的影响。建立了曲轴的三维实体模型,对曲轴进行车铣数控组合编程,作出数控加工过程仿真并生成刀轨,经过车铣中心后处理形成数控代码。进行了正交车铣加工曲轴的实验,验证了数学模型和计算机仿真的正确性,同时研究分析车铣和磨削加工的曲轴表面质量。研究得出正交车铣曲轴表面粗糙度随铣刀转速、齿数的增大而减小;增大曲轴转速,则曲轴的表面微观不平度加大;当量转速比越高曲轴的表面粗糙度越低。铣刀直径影响侧母线形状。切削深度对理论表面粗糙度基本没有影响;增加刀具轴向进给量使曲轴轴向的微观不平度增大,而对周向粗糙度的影响不明显。加工偏心距主要通过影响表面纹理方向及侧母线形状的形成,来影响曲轴表面粗糙度。能够实现在一次装夹中利用车铣来完成曲轴的半精加工和精加工,以此来取代传统加工中以车削(或铣削)半精加工再以磨削进行最终精加工的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 车铣技术的介绍
• 1.1.1 车铣技术概念及特点
• 1.1.2 车铣技术在国内外的发展状况
• 1.2 曲轴加工技术的发展与研究
• 1.2.1 曲轴加工技术及其在国内外的发展
• 1.2.2 车铣技术应用于曲轴制造
• 1.3 本课题研究的内容
• 第2章 正交车铣曲轴的运动建模及理论粗糙度
• 2.1 正交车铣曲轴的数学建模
• 2.1.1 无偏心正交车铣曲轴连杆轴颈运动过程的数学建模
• 2.1.2 偏心正交车铣曲轴连杆轴颈运动过程的数学建模
• 2.2 正交车铣曲轴的理论粗糙度
• 2.2.1 正交车铣曲轴的微观圆度
• 2.2.2 正交车铣曲轴的宏观侧母线
• 2.3 本章小结
• 第3章 正交车铣曲轴的运动仿真
• 3.1 仿真系统的开发
• 3.1.1 正交车铣曲轴菜单定制
• 3.1.2 正交车铣曲轴对话框定制
• 3.2 正交车铣曲轴的运动仿真
• 3.2.1 改变铣刀转速
• 3.2.2 改变曲轴转速
• 3.2.3 改变铣刀齿数
• 3.2.4 改变当量转速比
• 3.2.5 改变铣刀直径
• 3.2.6 改变切削深度
• 3.2.7 改变轴向进给
• 3.2.8 改变加工偏心
• 3.3 本章小结
• 第4章 曲轴实体建模及数控车铣组合编程
• 4.1 曲轴的实体建模
• 4.1.1 软件简介
• 4.1.2 曲轴三维实体建模
• 4.2 曲轴的数控加工仿真
• 4.2.1 UG 数控加工仿真的操作流程及步骤
• 4.2.2 编制曲轴数控车铣加工工艺流程
• 4.2.3 车铣复合加工曲轴的UG 数控编程仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 正交车铣曲轴实验
• 5.1 实验设备
• 5.2 实验方案及过程
• 5.2.1 实验方案
• 5.2.2 实验过程
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 表面微观形貌
• 5.3.2 表面粗糙度
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要