某环型零件加工精度及其关键技术的研究

论文摘要

本文采用理论与实验相结合的方法对影响环型零件加工精度的主要因素及其关键技术进行了分析和研究。通过对环型零件的第50和60工序进行改进，制定出合理的数控加工工艺方案，并运用UG软件模拟加工全过程。结合调研资料和现场实验，确定出机床误差、刀具磨损、工件弹性变形是影响环型零件加工精度的主要因素，并依次对其分析研究。机床误差分析时，确定出进给传动机构误差是其主要因素，结合反复铣槽实验测得误差值。然后对刀具磨损进行研究，采用声发射法进行监控，运用移频小波包算法对实验采集的AE信号进行特征值提取，并结合BP网络建立刀具磨损监测预报模型。最后对工件弹性变形进行分析，结合生产实际，利用经验公式求得铣削力和夹紧力的大小，选用ANSYS软件对工件进行有限元分析从而得到变形量。基于上述对加工精度主要因素的分析和研究，提出了总体解决方案，并在实际生产中进行了运用，取得了较好的效果。 论文独创性地采用BP网络，将切削时间和AE信号特征值有机融合来预报刀具半径磨损，其模型的准确率可达96.2％。基于影响加工精度主要因素的分析，首次提出了数控加工误差补偿的新方法来满足加工精度要求。 本文解决了某航空厂环型零件数控加工精度问题、节省了生产成本、提高了产品质量和生产效率。其研究成果对机床误差补偿、刀具磨损在线监控、自动化加工有较重要的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 刀具磨损的研究现状
• 1.2.2 工件弹性变形的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本文的主要创新
• 第2章 零件的数控加工工艺分析
• 2.1 环型零件的分析
• 2.2 环型零件的UG实体造型
• 2.2.1 建立新的部件文件
• 2.2.2 建模
• 2.3 数控模拟加工
• 2.3.1 UG CAM概述
• 2.3.2 数控加工工艺的特点
• 2.3.3 总加工工艺路线的确定
• 2.3.4 第50工序加工工艺路线的确定
• 2.3.5 第50工序模拟加工过程简述
• 2.3.6 第60工序加工工艺路线的确定及模拟加工过程简述
• 2.4 数控加工工艺分析及改进措施
• 第3章 加工精度主要因素分析及机床误差研究
• 3.1 加工精度主要因素的分析
• 3.1.1 机床误差
• 3.1.2 刀具磨损
• 3.1.3 工件弹性变形
• 3.2 机床误差对加工精度的影响
• 3.2.1 机床误差的分析
• 3.2.2 实验方案的设计
• 3.2.3 实验数据分析及解决方法
• 第4章 刀具磨损的预测及其对加工精度的影响
• 4.1 刀具磨损监测方法的选择
• 4.2 声发射（AE）信号的特性分析
• 4.2.1 AE信号的产生及特征
• 4.2.2 AE信号监测系统
• 4.3 刀具磨损声发射信号的特征获取方法
• 4.3.1 小波包分析
• 4.3.2 正交小波包算法
• 4.3.3 移频小波包算法
• 4.4 实验方案的设计
• 4.4.1 实验设备及实验原理
• 4.4.2 实验方法
• 4.4.3 实验数据分析及处理
• 4.5 基于BP神经网络的刀具磨损监测
• 4.5.1 BP网络的基本特点
• 4.5.2 BP网络的设计
• 4.5.3 刀具磨损监测预报模型的建立
• 第5章 工件弹性变形及其对加工精度影响的分析
• 5.1 工件弹性变形的研究概况
• 5.2 铣削力和夹紧力的计算
• 5.3 工件弹性变形的有限元分析
• 5.3.1 有限元技术的应用概况
• 5.3.2 ANSYS有限元软件简述
• 5.3.3 有限元分析过程
• 5.3.4 基于铣削力和夹紧力的有限元分析
• 结论
• 全文主要工作总结如下:
• 全文的主要创新可以归纳以下几点:
• 对今后工作的建议:
• 附录Ⅰ 验证样本和训练样本
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文