发动机缸盖高速铣削工艺参数优化

论文摘要

发动机缸盖是发动机总成中最重要的部件之一,因此对加工精度有很高的要求。在发动机研发过程中,缸盖的制造速度和精度尤为关键。研究表明,铣削工艺参数直接影响着工件的加工质量。长期以来,由于国外数控技术对我国出口限制,使得国内缺乏相应的高速切削机理及工艺技术的基础研究,因此导致高速切削生产中缺乏稳定可靠的技术指导,实际生产中主轴转速偏低,切削用量及刀具选择欠优化,机床利用率低,生产成本高,远未发挥高速切削加工设备的优势。本文根据国内外高速铣削技术的研究现状,对影响铣削加工的因素作了全面的分析。在发动机缸盖的铣削加工的研究中,利用ANSYS软件的仿真铣削和使用POWERMILL模拟铣削。首先对影响加工表面质量因素分析,应用铣削理论对直接影响加工表面的粗糙度的刀齿分布和每齿进给量进行理论分析,并建立单齿动态铣削力模型、多齿动态铣削力模型、均匀分布多齿动态分析模型,进而分析影响各个分力的因素。使用解析方法优化加工参数,通过确定参量模型建立多目标优化模型,确定优化策略进行参数优化。再通过ANSYS模型的建立,系统的模仿高速铣削加工过程,并对铣刀受力分布、温度分布、加工表面的残余应力分布状况进行分析。使用Pro/ENGINEER建立发动机缸盖模型,并导入POWERMILL中对刀具和加工工件设置参数,分别用经验参数和理论参数模仿发动机缸盖的加工过程。最后通过对被加工零件、加工机床、加工刀具、检测工具进行分析,把理论研究得出的最优加工参数应用到实际加工验证中；检测出加工参数优化前后实际加工使用的时间以及加工后零件的表面质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义及背景
• 1.2 高速切削技术的研究与发展现状
• 1.2.1 高速铣削加工技术及刀具现状
• 1.2.2 高速铣削铝合金时切削力和表面质量影响因素的试验
• 1.2.3 铣削参数的优化
• 1.3 高速切削技术的特点
• 1.3.1 高速切削技术
• 1.3.2 高速切削技术的特点
• 1.3.3 高速切削的编程技术
• 1.4 高速铣削技术在发动机缸盖中的应用
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 铣削参数对表面粗糙度和铣削力的影响分析
• 2.1 加工表面完整性及其对使用性能的影响
• 2.2 高速铣削表面粗糙度的影响因素
• 2.2.1 刀齿分布对铣刀加工表面残留高度影响
• 2.2.2 每转进给量对铣刀加工表面残留高度影响
• 2.3 高速面铣刀动态铣削力模型
• 2.3.1 铣削力分解
• 2.3.2 单齿动态铣削力模型
• 2.3.3 多齿动态铣削力模型
• 2.3.4 均匀分布多齿动态铣削力模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 铣削参数优化与仿真
• 3.1 铣削多目标优化
• 3.1.1 铣削过程参量模型
• 3.1.2 多目标优化模型的建立
• 3.1.3 优化策略及优化结果
• 3.2 铣削模型的建立
• 3.2.1 几何切削模型
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 材料特性与材料模型
• 3.2.4 摩擦准则
• 3.2.5 切屑分离准则
• 3.2.6 模型的耦合及求解
• 3.3 实验仿真
• 3.3.1 切削热流分布
• 3.3.2 加工表面残余应力
• 3.4 多齿铣刀的受力分析
• 3.4.1 铣刀面的变形分析
• 3.4.2 铣刀面的应力分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 不同工艺参数加工模拟对比
• 4.1 铣削CAD/CAM技术
• 4.2 加工仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 大功率发动机缸盖的实际加工
• 5.1 被加工零件
• 5.2 加工机床
• 5.3 加工刀具
• 5.4 检测工具
• 5.5 实际加工过程
• 5.6 加工结果与分析
• 5.7 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