模具曲面加工中各参数与切削力及表面质量关系研究

论文摘要

模具是各类产品生产的主要工艺装备,是衡量一个国家工业化程度的重要指标,而铣削加工是最常用的高生产率模具加工的方法之一,但在当前工厂的数控铣削加工中,还存在许多问题。本论文主要针对数控铣削加工过程中影响表面加工质量的各因素来展开研究。本文首先针对数控铣削加工过程中的主轴转速、进给量、切削深度等几个主要铣削参数进行研究,在Wintec My-80加工中心上加工Cr12模具钢实验工件,用最新研制的YDX-Ⅲ9702型压电式铣削测量仪在线测出大量铣削力数据;然后建立铣削力模型,分析铣削力对工件表面质量的影响程度。其次,针对数控铣削加工过程中的横切、纵切和45°切等三种切削路径进行研究,应用扫描电子显微镜对刀具磨损进行观察,分析刀具磨损对表面质量的影响,为现场加工曲面提供依据。用正交设计法设计实验,在研究单个因素的基础上对几个主要参数的交互作用影响进行研究,通过实验分析它们在加工过程中对表面质量的综合作用并结合具体工况,为现场加工提供参数参考值。最后,综合以上三个实验的研究与分析,应用最新的参数优化方法——遗传算法,建立数学模型,并结合实验数据进行修正,最后建立参数数据库,为现场加工提供参数选择依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状及水平
• 1.3 数控铣削目前要解决的问题
• 1.4 本文主要研究的内容及意义
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文研究工作的意义
• 第二章 实验设备及实验技术
• 2.1 YDX-Ⅲ9702三向压电式铣削测量仪
• 2.1.1 测力仪的测试原理
• 2.1.2 测力仪的静、动态标定
• 2.1.3 测力仪的基本测试系统
• 2.2 电子扫描显微镜S-3500N
• 2.3 表面形貌分析仪
• 2.3.1 测试原理
• 2.3.2 测定指标
• 2.4 MV-80立式加工中心
• 2.5 实验材料
• 2.6 实验条件
• 2.7 本章小结
• 第三章 数控铣削中切削力的实验研究
• 3.1 实验条件
• 3.2 实验方案
• 3.3 实验过程及数据采集
• 3.4 切削力建模
• 3.4.1 刀具的瞬时变形反馈和再生变形反馈对切削厚度的影响
• 3.4.2 铣削力模型
• 3.4.3 动态铣削力模型
• 3.5 切削力对表面质量的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 数控铣削中刀具磨损的实验研究
• 4.1 刀具磨损机理
• 4.2 实验条件
• 4.3 实验方案
• 4.4 实验结果及讨论
• 4.5 本章小节
• 第五章 数控铣削中加工质量因素研究
• 5.1 切削用量对表面加工质量的影响和选择
• 5.1.1 切削用量的选择原则
• 5.1.2 切削用量的选择方法
• 5.2 单因素影响的实验研究
• 5.2.1 实验目的和原理
• 5.2.2 实验条件
• 5.2.3 实验方案
• 5.2.4 实验过程和数据采集
• 5.2.5 方差分析
• 5.3 正交设计法分析实验
• 5.3.1 因子对指标影响的大小评定
• 5.3.2 用正交设计的统计分析来研究各参数因子
• 5.4 铣削参数的交互作用影响研究
• 5.4.1 铣削主要参数的交互影响
• 5.4.2 交互作用效应的显著性检验
• 5.5 本章小节
• 第六章 数控铣削加工切削参数的优化处理
• 6.1 切削参数优化数学模型
• 6.1.1 模型决策变量
• 6.1.2 以最大生产力为目标的目标函数
• 6.1.3 确立机床约束条件
• 6.2 遗传算法优化方法
• 6.2.1 遗传算法
• 6.2.2 遗传算法优化切削参数
• 6.3 最终优化结果
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢