铣削力数学模型的建立与高速铣削力的理论分析

铣削力数学模型的建立与高速铣削力的理论分析

一、铣削力数学模型的建立及高速铣削力的理论分析(论文文献综述)

卢家俊[1](2020)在《高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证》文中研究说明涡旋盘作为涡旋压缩机的核心部件,其表面粗糙度对压缩机的运行稳定性、耐磨性和寿命有重要影响。涡旋盘从等截面型线发展到变截面型线,其工作效率越来越高,对涡旋盘加工精度的要求也越来越高。作为评价涡旋盘加工质量的重要指标,涡旋盘侧壁面粗糙度和加工精度相关研究是近年来涡旋流体机械的研究热点。本课题围绕变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度开展研究,具体内容包括以下几个方面:1.基于变截面涡旋盘的工作原理及涡旋型线法向等距生成原理,给出了三段基圆渐开线变截面涡旋型线的设计。利用Matlab软件根据涡旋盘型线方程生成了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的型线模型,再利用Creo软件建立了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的三维模型。2.根据三段基圆渐开线变截面涡旋盘的正交试验相关铣削参数,建立了侧壁面表面粗糙度的多元非线性回归预测模型,以及基于改进遗传算法的侧壁面表面粗糙度BP神经网络预测模型。对比分析了两种预测模型的优缺点,并利用加工实验数据进行了验证。结合两种模型的优点,将两种模型的预测平均值作为最终的预测结果,建立了侧壁面表面粗糙度的双预测模型。用侧壁面表面粗糙度的双预测模型对单因素响应进行了预测和分析,得到了铣削参数与侧壁面表面粗糙度的相互映射关系。3.基于遗传算法对铣削参数进行了优化处理,建立了以最大加工效率为优化目标函数,以刀具转速、吃刀深度、侧吃刀量和进给量为变量,根据实际加工条件和加工质量需求确定了相应约束条件,并利用Matlab软件中遗传算法工具箱GAOT对铣削参数进行了优化。基于Matlab软件中的GUI平台,开发出了铣削参数优化系统,为实际加工中铣削参数的优化提供了理论依据。4.基于三段基圆渐开线变截面涡旋盘的独特性,在现有实验条件的基础上选定了适当的加工方式,制定了加工工艺,利用优化后得到的铣削参数(ap=0.5mm,fz=0.2mm,n=3000rmp,V=125m/min),进行了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的铣削加工实验。同时,对涡旋盘侧壁面的三维表面微观形貌和粗糙度进行了测量,得到表面粗糙度值平均Sa=0.575μm,平均Sq=0.578μm与优化得到表面粗糙度值0.575基本一致,验证了优化后的铣削参数的正确性和适用性。

阮飞翔[2](2020)在《介观尺度薄壁件微铣削加工变形预测及抑制》文中研究指明微小型产品在航空航天、通讯设备、医疗器械等领域应用日益广泛,其中某些微小零部件具有介观尺度薄壁特征。而介观尺度薄壁件的高精度加工是一大难题。微铣削技术是加工介观尺度薄壁件的有效方法,具有效率高、精度高、成本低等优势。但是,薄壁件具有刚性弱、加工工艺性差等特点,微铣削加工中容易产生变形,直接影响薄壁件加工精度。因此,薄壁件微铣削加工变形预测和抑制是实现薄壁件高精度加工的前提和关键。本文针对介观尺度薄壁件微铣削加工过程中变形预测和抑制进行深入研究。首先,基于Abaqus有限元仿真软件建立了薄壁微铣削加工过程仿真模型,采用Johnson-Cook材料模型和损伤模型描述难加工材料Inconel718的材料属性和损伤准则,实现了Inconel718薄壁微铣削加工过程的铣削力预测,并通过实验验证了模型准确性;其次,基于生死单元方法建立了薄壁微铣削加工变形预测模型,实现了加工变形量的预测,实验验证了预测结果的可靠性,并分析了薄壁微铣削加工变形规律;最后,基于回归分析法建立了刀具磨损预测模型,提出了考虑刀具磨损的刀具轨迹补偿方案。根据影响薄壁加工变形的因素详细分析了薄壁微铣削加工变形原因,并提出了相应的改进措施。最终实现了薄壁的高精度加工。本文研究成果可为薄壁件微铣加工变形抑制奠定基础,为实现薄壁件高精度加工提供参考。

徐晟[3](2020)在《SLM铝硅合金切削力分析及试验研究》文中研究表明激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术具备极端复杂构件制造能力,该技术为高性能构件的材料结构一体化制造提供了技术支撑。然而,在SLM增材制造时的激光与材料交互作用过程中,铝硅合金的组织和相组成、机械性能、热膨胀行为直接影响构件表面精度与粗糙度。其中,SLM成形件加工的表面粗糙度与精度是制约现代加工技术发展的重要因素,正因如此,SLM增材制造技术与精密铣削加工结合将是未来机械加工发展的必然趋势之一,本论文开展了SLM铝硅合金切削力的实验研究和仿真研究,这对于SLM材料的切削加工理论与实践研究,对于现代精密加工、高速加工技术发展意义重大。本文针对SLM铝硅合金件——Al-20Si的铣削加工过程,进行增材制造和减材制造复合加工的基础工艺研究。主要内容包括:Al-20Si铣削加工的三维仿真、工艺参数优化、高速切削实验、预测力模型的建立与对比。在三维有限元仿真方面,利用Advant Edge软件进行铝硅合金件铣削仿真,并分析铣削力、铣削温度与铣削参数之间的关系。本文三维仿真的分析参数设计以正交实验为基础,明确每个因素对铣削力、铣削温度影响的强弱,并对每一个因素进行单因素实验设计,分析各因素对铣削力的影响。在铣削实验方面,本文利用KISTLER三向测力仪进行了SLM铝硅合金铣削实验,对铣削实验结果进行了处理分析。对比铣削实验主铣削力和三维仿真铣削力误差在10%以内以,验证仿真模型的可靠性与准确性。在建立铣削力预测模型方面,基于BP神经网络设计模型参数,建立了Al-20Si的主铣削力预测模型。在实验数据的基础上去模型进行训练和验证。通过基于铣削力经验公式并优化计算过程,建立了主铣削力经验公式模型。通过比较两种预测力模型优劣势发现公式模型具有更好的拟合预测效果。本文的研究成果有利于丰富SLM铝硅合金的铣削理论,可以为SLM铝硅合金增减材一体化提供理论指导。

邵亚军[4](2020)在《3Cr2W8V模具钢高速铣削建模优化与热塑失稳研究》文中研究表明高速切削加工已成为解决难加工材料最有效的方法之一,优化切削用量使得工艺系统达到最佳的状态,获得高的加工精度和生产效率显得十分重要。本文以社会经济发展广泛使用的3Cr2W8V模具钢为加工对象,通过国内外高速切削技术的发展与现状分析、切削变形与切削力建模及实验研究,旨在优化一类模具钢的加工过程。其主要研究内容和结果如下:首先,以高速切削加工理论为基础,基于正交试验法设计了测量铣削力的实验方案,研究了高速铣削3Cr2W8V模具钢过程中铣削用量对铣削力的影响,发现随着铣削速度和前角增大,铣削力减小;随着轴向切削量增大,铣削力呈先减小后增大的变化趋势。通过极差分析发现轴向切削用量对铣削力的影响高度显着,铣削速度、径向切削量对铣削力的影响较小。因此,采用较小的轴向切削量和每齿进给量,较大的铣削速度和径向切削量可有效地提高3Cr2W8V模具钢的铣削加工特性。其次,利用多元线性回归分析法将正交试验数据拟合成铣削力预测模型。利用方差分析法对铣削力预测模型的回归方程及系数进行了显着性检验,结果显示:所建立的铣削力预测模型的回归方程均高度显着。在四个回归系数之中,轴向切削量对铣削力Fx、Fy和Fz的影响高度显着,进给量和铣削速度影响次之,径向切削量影响最小。最后,基于热塑失稳理论,采用Johnson-Cook粘塑性本构方程建立了有限元模型,利用有限元非线性软件模拟仿真了高速干切削时连续状、锯齿状切屑的成形过程,分析研究了不同切削参数对切削力、切削温度、切屑形态的影响,发现随着切削速度和轴向切削量增大,切屑表面的温度升高,切屑锯齿化程度越明显;随着刀具前角增大,切屑表面的温度降低,切屑锯齿化程度却减弱。另外,随着轴向切削量增大,切削力增大;而随着切削速度与刀具前角增大,切削力减小。通过理论计算发现切削速度与切削温度之间存在着非线性关系,且随着切削速度和轴向切削量增大,切削温度出现了先急剧增加而后趋于缓慢增加的趋势。

阮成明[5](2019)在《机器人铣削去毛刺表面质量与加工效率优化》文中研究说明压铸铝合金具有重量轻、导电性好以及铸造加工性能强等特性,被广泛应用在压铸行业中,如何对压铸件进行打磨去毛刺受到越来越多的关注。现阶段压铸件的打磨主要通过人工手持打磨工具完成,这样的方式不仅效率低下,加工质量不稳定,并且会给企业带来繁重的人力成本。随着机器人技术的成熟,逐渐出现了机器人夹持铣刀或旋转锉等工具来完成压铸件打磨工作的自动化加工系统,但目前与之相关的指导理论还较少,无法满足现阶段企业的需求。本文从实际需求出发,以理论研究、仿真分析与实验相结合的方式对机器人铣削去毛刺打磨系统加工时的铣削力、表面质量和加工效率等关键技术进行研究,为实际加工提供参考依据。首先,对铣削加工表面成形机理以及影响表面成形质量的因素进行了分析,并确定本文从铣削参数和铣削力角度来研究机器人铣削去毛刺表面质量的变化规律。为了更加深入的探究铣削去毛刺加工表面成形机理与加工特点,建立了铣削去毛刺动态有限元仿真模型,仿真结果显示工件表面的最大应力主要分布在第一变形区,切屑呈现卷曲状,和实际加工产生的切屑类似。其次,基于微元法建立了瞬时铣削力模型,搭建了机器人铣削实验平台,以硅铝合金压铸件为加工对象,通过平均铣削力辨识实验得到了瞬时铣削力模型系数,模型验证实验结果表明模型误差在可接受范围内。然后,以表面粗糙度为评价指标,设计了机器人铣削去除压铸件毛刺表面质量实验,单因素实验结果表明表面粗糙度随主轴转速的增加而减小,随着每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的增加而变大;正交实验结果表明主轴转速对表面粗糙度影响最大,其次是每齿进给量和铣削深度,铣削宽度影响最小,不同因素对实验结果的显着性排序为:主轴转速>每齿进给量>铣削深度>铣削宽度;并建立了表面粗糙度的经验模型,模型误差在可接受范围内,对实际加工具有一定指导意义;然后基于已建立的铣削力模型分析了不同铣削参数下铣削力和表面质量的关系,结果显示表面粗糙度随着Fx,Fy,Fz的增加而变大。最后,从铣削参数优化和加工路径优化两方面对机器人铣削加工效率进行了优化,建立了以材料去除率为优化目标的铣削参数优化模型,利用遗传算法进行求解,得到了机器人的最佳铣削参数,将材料去除率从52.5mm3/s增加到234.3mm3/s;其次将本文中的路径优化问题转换为了非典型广义商旅问题,并以此建立了路径优化模型,最后通过蚁群算法求解得到了最佳路径,将机器人的空转路径从1310.1mm减少到813.5mm,实验结果显示当机器人加工速度设置为60mm/s和100mm/s时加工时间分别缩短了7.2s和4.7s。

项俊锋[6](2018)在《强非连续性SiCp/Al复合材料动态力学行为与切削性能研究》文中研究表明材料动态本构模型和数据是面向高端制造的先进数据库的有机组成部分,现代加工技术以高速、高精度以及新型难加工材料为典型特征,尤其随着以第三代高强钢为代表的高强度钢、超高强度钢和以碳化硅增强的铝基复合材料(SiCp/Al)为代表的高比强复合材料等先进的新型难加工材料的广泛应用,这些材料在高速精密加工中的切削力学、表面质量和刀具磨损有待深入研究。材料去除过程伴随着大应变、高应变率和高温条件下的极端变形,结合材料的动态力学特性研究深入探索切削机理对于实现新型难加工材料高速高精度加工技术和推进先进加工理论和技术的发展极为重要。本论文将针对航空航天、汽车等关键行业中用于制造关重件的SiCp/Al复合材料这类典型难加工材料开展以下研究:面向高速切削的本构模型材料参数确定、基于相关性集成的非连续唯象本构建模、基于真实微观结构的SiCp/Al复合材料多尺度力学行为研究、强非连续性SiCp/Al复合材料高速铣削与钻削性能研究、SiCp/Al复合材料切削刀具磨损机理研究。论文主要研究内容如下:1.提出了面向高速切削的的本构模型材料参数确定的多目标优化方法,以解决传统的本构模型材料参数确定方法试验成本大、精度低,以及高应变率下较差信噪比引起的数据波动性等问题。本方法以复合材料准静态和动态力学试验数据为对象,建立不同加载条件下基于测量误差加权的多目标优化函数,结合Levenberg-Nielsen算法,反向拟合Al6063/SiCp/65p复合材料本构模型参数,实现其本构模型的快速、准确确定。并通过小孔钻削切削力、切屑形貌的试验与模拟结果对比,验证了基于测量误差加权的本构模型参数确定多目标优化方法的可靠性。2.提出了一种基于相关性集成的唯象本构建模方法,结合多权重的本构模型材料参数确定的多目标优化方法,并考虑塑性变形过程中应变率变化和温度补偿,根据拟合质量准则确定其本构模型基本形式及其材料参数,降低相同材料本构开发的不确定性和非统一性。针对SiCp/Al6061复合材料建立了含有压缩损伤演化的塑性本构模型,通过本构模型材料子程序的开发,应用于Al6061/SiCp/30p复合材料的二维车削仿真中。通过对比多种切削速度下切屑形态和切削力的仿真和试验结果,验证了基于相关性集成的本构建模方法建立的Al6061/SiCp/30p复合材料本构模型的有效性和可靠性。3.建立起一个从离散原子尺度到连续介质尺度的分层多尺度细观力学模型,以逆向确定强非连续性SiCp/Al复合材料微观结构和本构性质间的关系。为此,基于数字图像分析技术,并结合微观结构图像像素-有限元网格映射方法实现了SiCp/Al复合材料真实微观结构的有限元建模;通过分子动力学模拟研究了不同温度下SiCp/Al复合材料I型拉伸裂纹和II型剪切裂纹形成的界面力学行为,确定了用于表征其界面脱粘的界面应力-张开位移的内聚力模型;基于Taylor非局部塑性理论分别考虑材料制备淬火过程中由热错配和塑性变形过程中由模量错配引起的Al基体流动强化。动态力学试验和细观力学模拟的应力-应变曲线对比表明,基于SiCp/Al复合材料真实微观结构的分层多尺度细观力学模型能准确预测SiCp/Al复合材料的动态力学行为。在此基础上,开展了不同应变率下的微观损伤演化研究为SiCp/Al复合材料高速切削加工表面形成的非协调机制起主导作用的理论分析奠定了基础。4.开展了Al6063/SiCp/65p复合材料的高速铣削和钻削试验和仿真研究以及理论分析。根据铣削工艺参数和刀具几何参数,结合Armarego经典斜交切削力模型和Waldort滑移线场模型,并引入了材料塑性本构模型建立了高速铣削SiCp/Al复合材料切削力预测模型。本文认为,高速铣削参数对加工表面形成和亚表面损伤的影响源于静水压力变换、SiC颗粒去除方式的改变、高应变率引起的应变和损伤的局域化以及几何变形的非协调性。相比于PCD钎焊钻头,CVD金刚石涂层钻头的切削力稳定、磨损较轻、钻孔质量稳定,更适合用于强非连续性SiCp/Al复合材料的钻削。结合钻削有限元仿真,从断裂力学角度分析了孔棱边缺陷形成的主要机制。5.研究了切削含1.51wt%Cu的Al6063/SiCp/65p复合材料金刚石刀具的主要磨损机制。SiC颗粒高频划擦引起的磨粒磨损和切削诱导的金刚石石墨化磨损为PCD钎焊钻头和CVD金刚石涂层钻头主要共同的磨损形式。切削SiCp/Al复合材料时金刚石刀具石墨化机理为:在Cu催化反应和切削诱导高温压力条件下,金刚石表面化学吸附氢发生解吸附反应并在金刚石表面形成石墨薄层,以及随后由于硬质SiC颗粒的高频刮擦和冲击导致新形成的石墨薄层很快被刮掉,从而导致金刚石石墨化的持续发生。在Cu催化作用下,温度高于500 oC和压力低于15 GPa是切削Al6063/SiCp/65p复合材料时金刚石石墨化转变的先决条件。基于金刚石刀具的主要磨损机制,提出了一个耦合磨粒磨损-金刚石石墨化磨损的磨损率模型,并开发了相应的刀具磨损率子程序,结合三维热力耦合的钻削有限元模型,有效预测了PCD钻头和CVD金刚石涂层钻头钻削Al6063/SiCp/65p复合材料时的刀具磨损演变过程。

冯海涛[7](2012)在《轮槽铣削加工中表面质量预测技术研究》文中进行了进一步梳理汽轮机转子是汽轮机的动力部分,转子加工质量的好坏将直接影响到整个汽轮机的工作性能,而转子轮槽的加工又是转子加工中最为关键、最为困难的环节。针对汽轮机转子枞树型轮槽形状的复杂性和转子所用材料的难加工性,对枞树型转子轮槽加表面质量的预测进行了研究。汽轮机转子轮槽的类型很多,其中枞树型轮槽的铣削加工工艺最为复杂。枞树型轮槽铣削加工常采用V型铣削工艺:V型槽铣削—底部直槽铣削—槽底型线铣削—枞树型线半精铣—枞树型线精铣。枞树型轮槽铣削过程中影响轮槽表面粗糙度的因素较多:几何因素、物理因素和工艺因素。文中影响因素主要考虑主轴转速、每转进给量及刀具几何角度。本文引进支持向量机原理作为表面粗糙度预测模型建模的理论基础。考虑到枞树型轮槽精加工时振动加速度较大,因此本文推导了轮槽铣削过程中的铣削力模型与动力学模型,在此基础上得出表面粗糙度的预测模型。通过对转子材料30Cr2Ni4MoV进行轮槽铣削实验,得出表面粗糙度预测值与实测值的均方误差为0.0058。研究发现,当刀具后角选择在5°到7°时表面粗糙度会有所增大,当选在7°到10°时粗糙度会减小。当主轴转速选在区间为(9000r/min11000r/min)或(13500r/min14500r/min)或(17000r/min18500r/min)范围内时所得到的表面粗糙度值会在(0.9μm1.4μm)范围内浮动,能达到表面粗糙度的指标要求1.6μm。通过本课题的研究,对提高轮槽表面质量、铣削参数的选择具有重要的指导意义。

肖军民[8](2011)在《3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究》文中提出在改进传统切削力经验公式的基础上,以3Cr2Mo塑料模具钢为研究对象,利用高速铣削力的实验数据,通过构造方程组和矩阵,推导并求解出3Cr2Mo塑料模具钢铣削力的数学模型。对计算的切削力理论值和实验获得的实测值进行了比较,结果表明该铣削力数学模型的误差可控制在6%以内,能满足实际工程要求。

肖军民[9](2010)在《3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究》文中研究指明在改进传统切削力经验公式的基础上,以3Cr2Mo塑料模具钢为研究对象,利用高速铣削力的实验数据,通过构造方程组和矩阵,推导并求解出3Cr2Mo塑料模具钢铣削力的数学模型。对计算的切削力理论值和实验获得的实测值进行了比较,结果表明该铣削力数学模型的误差可控制在6%以内,能满足实际工程要求。

陆洁[10](2010)在《球头铣刀高速铣削淬硬钢切削力建模与实验研究》文中进行了进一步梳理高速切削技术以高切削速度、高进给速度为基本特征,具有高加工效率、高加工质量和低加工成本的显着优点,已成为当前国内外金属切削研究的热点之一,也是未来金属切削加工的重要发展方向。本文建立了球头立铣刀铣削力模型,进行了高速铣削淬硬碳素工具钢T10实验研究,并利用实验结果验证了所建立的理论模型,试图为下一步寻找优化的铣削参数方案和预报高速铣削过程打下基础。所做的工作主要包括以下几个方面:从切削剪切变形理论出发,在采用能量法建立斜角切削切削力理论模型的基础上,利用球头立铣刀离散分层模型,建立了球头立铣刀高速铣削力模型。通过实验验证了所建立的理论模型。通过单因素实验,分析了高速铣削淬硬碳素工具钢T10时铣削参数对铣削力的影响规律。通过正交实验,分析了高速铣削淬硬碳素工具钢T10时铣削参数对铣削力的综合影响。根据扫描电镜照片观察到的切屑现象,提出了自己对切屑形成机理的见解。本文的研究表明:1、铣削力的理论计算值与实验数据比较接近,说明所建立的理论模型与实际铣削过程基本吻合,具有一定的实用参考价值。2、高速铣削淬硬碳素工具钢T10时,铣削参数对铣削力具有重要影响。当铣削速度小于某一定值时,铣削力随铣削速度的增大而增大,当铣削速度大于该定值时,铣削力随铣削速度的增大而下降;铣削力随铣削深度的增加而增大;铣削力随进给速度的增大而增大。实际加工时应根据技术要求合理选择切削参数。3、高速铣削淬硬碳素工具钢T10时,切屑的宏观形态为极细颗粒状,微观形态呈锯齿状。其切削过程表现出明显的周期性绝热剪切,且绝热剪切带宽度与铣削参数相关。形成锯齿状切屑的原因在于主剪切区内周期性绝热剪切断裂的主剪切应变。本文对高速铣削切削力建模与铣削过程的研究具有一定的理论价值,且有一定的工程应用价值。

二、铣削力数学模型的建立及高速铣削力的理论分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、铣削力数学模型的建立及高速铣削力的理论分析(论文提纲范文)

(1)高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡旋盘铣削加工的研究现状
        1.2.2 高速铣削技术研究现状
        1.2.3 表面粗糙度的研究现状
        1.2.4 铣削加工表面粗糙度的研究现状
        1.2.5 粗糙度建模的研究现状
    1.3 课题来源
    1.4 论文主要研究内容
第2章 变截面涡旋盘模型的建立
    2.1 涡旋压缩机
        2.1.1 涡旋压缩机的优点
        2.1.2 涡旋压缩机的工作原理
    2.2 变截面涡旋盘型线设计
    2.3 变截面涡旋盘三维模型建立
    2.4 本章小结
第3章 变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度的预测模型及分析
    3.1 侧壁面表面粗糙度的多元非线性回归预测模型
        3.1.1 多元非线性回归模型的建立
        3.1.2 侧壁面表面粗糙度多元非线性回归模型的检测
    3.2 侧壁面表面粗糙度的双预测模型
        3.2.1 基于粒子群算法改进的BP神经网络模型
        3.2.2 数据处理和训练样本的生成
        3.2.3 侧壁面表面粗糙度多目标BP神经网络模型的建立
        3.2.4 侧壁面表面粗糙度双预测模型建立
    3.3 侧壁面表面粗糙度预测模型的对比分析
    3.4 侧壁面表面粗糙度的单因素响应分析
    3.5 本章小结
第4章 影响涡旋盘侧壁面表面粗糙度铣削参数的优化
    4.1 基于遗传算法铣削参数优化
        4.1.1 铣削参数优化目标函数
        4.1.2 约束条件的确定
        4.1.3 遗传算法在Matlab中的实现
    4.2 铣削参数优化及形貌仿真系统
        4.2.1 Matlab的 GUI简介
        4.2.2 铣削参数优化及形貌仿真系统的功能与结构
        4.2.3 铣削参数优化及形貌仿真系统界面设置
    4.3 参数优化及实验验证
    4.4 本章小结
第5章 变截面涡旋盘铣削实验及侧壁面表面粗糙度测量验证
    5.1 变截面涡旋盘的加工方法
        5.1.1 数值逼近法
        5.1.2 展成法
    5.2 变截面涡旋盘的加工实验
        5.2.1 实验条件
        5.2.2 加工工艺
        5.2.3 加工注意事项
    5.3 变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌测量
    5.4 侧壁面表面粗糙度测量及验证
    5.5 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(2)介观尺度薄壁件微铣削加工变形预测及抑制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源、背景及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 薄壁铣削加工变形预测与抑制
        1.2.2 薄壁铣削力模型研究
    1.3 存在的问题
    1.4 研究目标和主要内容
2 薄壁微铣削加工过程有限元仿真
    2.1 微铣薄壁件过程有限元仿真模型
        2.1.1 模型建立与网格划分
        2.1.2 材料参数与失效准则
        2.1.3 相互作用与载荷
        2.1.4 铣削过程仿真输出
    2.2 薄壁微铣削过程仿真实验验证
    2.3 本章小结
3 薄壁微铣削加工变形预测
    3.1 薄壁微铣削变形预测模型
        3.1.1 几何模型与网格划分
        3.1.2 单元编码与载荷施加
        3.1.3 单元删除
        3.1.4 变形预测
    3.2 实验验证变形模型
    3.3 本章小结
4 介观尺度薄壁微铣加工变形抑制
    4.1 考虑刀具磨损的变形抑制方案
        4.1.1 微铣刀磨损预测
        4.1.2 变形抑制方案
    4.2 变形因素分析与抑制
    4.3 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)SLM铝硅合金切削力分析及试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 项目背景及研究意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 SLM技术国内外发展现状
        1.2.2 SLM件切削加工国内外发展现状
        1.2.3 切削力及切削模型国内外研究现状
        1.2.4 BP神经网络国内外发展现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 论文主要研究内容
        1.3.2 论文技术路线
第二章 SLM铝硅合金铣削模型建立
    2.1 SLM铝硅合金力学性能分析
        2.1.1 铝硅合金的组织和相组成
        2.1.2 铝硅合金的机械性能
        2.1.3 铝硅合金的热膨胀行为
    2.2 Advant Edge软件介绍
    2.3 刀具与工件的模型确立及网格划分
    2.4 三维铣削试验仿真方案
    2.5 三维铣削试验仿真结果分析
        2.5.1 三维铣削仿真过程
        2.5.2 切屑形成过程分析
        2.5.3 温度仿真分析
        2.5.4 主轴转速对切削力的影响
        2.5.5 铣削宽度对切削力的影响
        2.5.6 铣削深度对切削力的影响
        2.5.7 进给量对切削力的影响
    2.6 仿真模型的实验验证
        2.6.1 立式铣刀几何参数选取
        2.6.2 铣削加工工艺方案
        2.6.3 铣削力测试仪器
        2.6.4 铣削力数据对比分析
    2.7 本章总结
第三章 基于BP神经网络的铣削力预测模型
    3.1 BP神经网络的概述
    3.2 BP神经网络预测模型设计
        3.2.1 预测模型的训练样本
        3.2.2 隐含层节点数确定
        3.2.3 输入层与输出层设计
        3.2.4 隐含层层数设计
        3.2.5 传递函数选取
        3.2.6 激励函数选取
        3.2.7 模型的实现
        3.2.8 神经网络的训练与验证
    3.3 本章总结
第四章 铣削力预测模型比较
    4.1 铣削力经验模型
    4.2 铣削力预测模型的总结分析
        4.2.1 预测模型的精度对比
        4.2.2 预测模型的总结
    4.3 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 研究展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
致谢

(4)3Cr2W8V模具钢高速铣削建模优化与热塑失稳研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外对相关技术的研究现状
        1.2.1 HSM技术的发展现状
        1.2.2 HSM技术的应用领域
        1.2.3 HSM技术在模具制造中的应用现状
    1.3 金属切削的基本要求
        1.3.1 3 Cr2W8V模具钢介绍
        1.3.2 机床电主轴结构及其动态特性
        1.3.3 刀柄与主轴连接的可靠性
        1.3.4 刀具材料
        1.3.5 铣刀结构
        1.3.6 刀具的几何参数
        1.3.7 高速切削加工工艺
    1.4 高速切削模具钢存在的问题
    1.5 切削机理的几种研究方法
    1.6 有限元分析(FEA)软件的选用
    1.7 本章小结
    1.8 本文的体系及研究内容
第2章 金属材料的高速切削变形理论
    2.1 切削变形理论
        2.1.1 切屑形成的机理
        2.1.2 切屑的类型及形状
        2.1.3 金属层的切削变形
    2.2 铣削力
        2.2.1 铣削力的来源、分解及铣削用量
        2.2.2 铣削方式
        2.2.3 铣削力的经验公式及影响因素
    2.3 切削热、切削温度及其影响因素
        2.3.1 切削热与切削温度产生的机理
        2.3.2 切削温度及其影响因素
        2.3.3 切削温度的分布
    2.4 本章小结
第3章 铣削力的测量实验
    3.1 实验原理与相关实验器材介绍
        3.1.1 铣削材料
        3.1.2 铣削刀具
        3.1.3 高速铣削机床与测力设备
    3.2 铣削力实验方案设计
        3.2.1 正交试验设计的程序和正交试验的特点
        3.2.2 因素水平表
        3.2.3 正交表与正交表的性质
    3.3 实验安排和结果分析
    3.4 本章小结
第4章 高速铣削力模型预测与验证
    4.1 R法分析
    4.2 建立高速铣削力的预测模型
        4.2.1 多元线性回归原理
        4.2.2 铣削力模型预测
        4.2.3 铣削力预测模型拟合
    4.3 铣削力预测公式拟合效果检验
        4.3.1 相关计算
        4.3.2 方差分析
        4.3.3 计算预报平方和
    4.4 回归方程的显着性检验结果分析
    4.5 实验中各参数对铣削力的影响
    4.6 本章小结
第5章 高速切削热塑失稳现象的分析研究与仿真
    5.1 热塑失稳(thermoplastic instability)研究
    5.2 切削速度与材料计算温度之间的关系
    5.3 高速切削过程的有限元模拟研究
        5.3.1 建立有限元分析模型
        5.3.2 切削模型参数
        5.3.3 单元类型与网格划分
        5.3.4 材料动态塑性本构模型的确定
        5.3.5 材料的失效准则
        5.3.6 切屑与刀具的接触摩擦模型
        5.3.7 切屑锯齿化程度的表示方法
    5.4 切屑形态的ABAQUS仿真分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

(5)机器人铣削去毛刺表面质量与加工效率优化(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及研究目的意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 机器人自动打磨系统研究现状
        1.2.2 铣削力模型研究现状
        1.2.3 铣削加工表面粗糙度研究现状
        1.2.4 机器人铣削加工效率优化研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 机器人铣削去毛刺机理及其有限元建模分析
    2.1 铣削去毛刺加工基础理论分析
        2.1.1 毛刺位置分析
        2.1.2 铣削加工表面成形机理分析
        2.1.3 铣削加工表面质量影响因素分析
        2.1.4 切屑形态和变形特点
    2.2 铣削去毛刺动态有限元建模分析
        2.2.1 前处理关键技术分析
        2.2.2 铣削去毛刺动态有限元模型建立
        2.2.3 铣削去毛刺动态有限元仿真结果及分析
    2.3 本章小结
第3章 铣削力建模分析
    3.1 铣削力来源与特征
    3.2 高速铣削力建模分析
        3.2.1 切削微元受力分析
        3.2.2 瞬时铣削力模型
    3.3 铣削力模型系数辨识实验
        3.3.1 平均铣削力系数辨识模型
        3.3.2 实验平台搭建
        3.3.3 实验方案设计
        3.3.4 实验结果分析
    3.4 铣削力模型有效性验证
        3.4.1 铣削力理论计算
        3.4.2 铣削力预测值和实验值对比分析
    3.5 本章小结
第4章 机器人铣削去毛刺表面质量实验研究
    4.1 加工表面质量评价标准
    4.2 铣削参数对表面粗糙度影响实验研究
        4.2.1 实验方案设计
        4.2.2 单因素实验结果及分析
        4.2.3 正交实验结果及分析
    4.3 表面粗糙度经验模型建立与有效性验证
        4.3.1 经验模型建立
        4.3.2 模型有效性验证
    4.4 铣削力对表面粗糙度的影响
    4.5 本章小结
第五章 机器人铣削加工效率优化
    5.1 基于遗传算法的铣削参数优化
        5.1.1 优化变量与优化目标确定
        5.1.2 约束条件
        5.1.3 遗传算法简介
        5.1.4 适应度函数与非线性约束处理
        5.1.5 铣削参数优化结果与分析
    5.2 基于蚁群算法的机器人加工路径优化
        5.2.1 机器人铣削去毛刺任务路径优化问题分析
        5.2.2 将路径优化问题转换成非典型广义商旅问题
        5.2.3 蚁群算法简介
        5.2.4 路径优化结果与分析
        5.2.5 仿真与实验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果

(6)强非连续性SiCp/Al复合材料动态力学行为与切削性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本论文研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 材料动态力学特性的研究方法和数学模型的研究进展
        1.2.2 SiC_p/Al复合材料动态力学行为的研究进展
        1.2.3 SiC_p/Al复合材料的切削加工研究现状
    1.3 课题研究主要内容
第2章 面向高速切削的本构模型材料参数确定
    2.1 SiC_p/Al复合材料力学性能试验研究
        2.1.1 SiC_p/Al复合材料力学性能测试方法
        2.1.2 材料准静态力学性能研究
        2.1.3 材料动态压缩力学性能研究
        2.1.4 SiC_p/Al复合材料力学性能分析
    2.2 本构模型材料参数的多目标确定方法
        2.2.1 传统本构模型材料参数确定的不足
        2.2.2 准静态和动态加载多目标优化方法
        2.2.3 与传统adhoc材料参数确定方法对比
    2.3 试验验证
        2.3.1 材料模型
        2.3.2 基于切屑分离裂纹扩展的钻削仿真建模
        2.3.3 钻削试验设置
        2.3.4 轴向力和扭矩对比
        2.3.5 切屑形态对比
    2.4 本章小结
第3章 基于相关性集成的唯象本构建模
    3.1 用于唯象本构模型确定的相关性集成方法
        3.1.1 唯象本构模型基本形式
        3.1.2 现有唯象本构建模中的问题
        3.1.3 一种基于相关性集成的唯象本构建模方法
    3.2 30%SiC_p/Al复合材料的本构建模
        3.2.1 30%SiC_p/Al复合材料微观组织
        3.2.2 30%SiC_p/Al复合材料力学试验
        3.2.3 30%SiC_p/Al复合材料力学性能分析
        3.2.4 30%SiC_p/Al复合材料相关性集成的本构建模
    3.3 本构子程序开发及试验验证
        3.3.1 30%SiC_p/Al复合材料车削建模
        3.3.2 30%SiC_p/Al复合材料正交车削试验设置
        3.3.3 仿真与试验结果对比
    3.4 本章小结
第4章 基于真实微观结构的SiC_p/Al多尺度力学行为研究
    4.1 基于真实微观结构的SiC_p/Al多尺度建模方法
    4.2 基于像素理论的颗粒增强复合材料细观模型
        4.2.1 基于微观结构图像像素-有限元网格映射的建模方法
        4.2.2 SiC_p/Al复合材料细观模型建立
    4.3 塑性变形中的尺寸效应
        4.3.1 SiC_p/Al复合材料中的尺寸效应
        4.3.2 热错配诱导几何必须位错的强化
        4.3.3 模量错配诱导几何必须位错的强化
    4.4 SiC与Al界面内聚力模型
        4.4.1 界面势函数选择
        4.4.2 界面分子模型建立
        4.4.3 界面力学行为
    4.5 SiC_p/Al复合材料多尺度有限元模拟
    4.6 本章小结
第5章 强非连续性SiC_p/Al复合材料切削性能研究
    5.1 强非连续性SiC_p/Al复合材料高速铣削性能分析
        5.1.1 高速铣削铣削试验方案
        5.1.2 高速铣削力分析
        5.1.3 高速铣削加工表面完整性分析
    5.2 强非连续性SiC_p/Al复合材料钻削性能分析
        5.2.1 钻削试验方案
        5.2.2 钻削力分析
        5.2.3 制孔质量分析
    5.3 本章小结
第6章 强非连续性SiC_p/Al复合材料切削刀具磨损研究
    6.1 金刚石刀具磨损试验分析
        6.1.1 高速铣削Al6063/SiC_p/65p复合材料刀具磨损机制
        6.1.2 钻削Al6063/SiC_p/65p复合材料刀具磨损机制
    6.2 金刚石刀具磨损模拟
        6.2.1 Al6063/SiC_p/65p复合材料钻削建模
        6.2.2 钻削力分析
        6.2.3 切屑形貌分析
        6.2.4 温度与积屑瘤分析
        6.2.5 刀具磨损分析
    6.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介

(7)轮槽铣削加工中表面质量预测技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
    1.2 表面质量预测研究现状
        1.2.1 表面粗糙度对工件性能的影响
        1.2.2 表面粗糙度的评价参数
        1.2.3 粗糙度预测的国内外研究现状
    1.3 表面粗糙度预测存在的问题
    1.4 论文内容及章节安排
    1.5 本章小结
第2章 轮槽加工工艺及影响轮槽铣削表面粗糙度的因素
    2.1 引言
    2.2 轮槽加工工艺概述
        2.2.1 轮槽加工方法的选择
        2.2.2 轮槽铣削加工工序
    2.3 汽轮机轮槽的尺寸精度指标
    2.4 轮槽铣削加工中影响表面粗糙度的因素
        2.4.1 与切削工具有关因素的影响
        2.4.2 与切削用量有关因素的影响
        2.4.3 与材料物理机械性能有关因素的影响
        2.4.4 与工艺系统刚性及振动有关因素的影响
        2.4.5 与加工工序有关因素的影响
        2.4.6 其他有关因素的影响
    2.5 轮槽铣削时表面粗糙度的成因
    2.6 变量的选定
    2.7 本章小结
第3章 轮槽铣削加工表面粗糙度预测模型研究
    3.1 引言
    3.2 表面粗糙度预测方法
    3.3 最小二乘支持向量机原理
        3.3.1 支持向量机理论
        3.3.2 最小二乘支持向量机理论
    3.4 基于 MATLAB 的最小二乘支持向量机工具箱
        3.4.1 最小二乘支持向量机工具箱简介
        3.4.2 训练数据的导入
        3.4.3 数据预先处理
        3.4.4 算法训练与仿真
        3.4.5 改进最小二乘支持向量机算法
    3.5 圣诞树铣刀概况
    3.6 圣诞树铣刀刃型曲线数学模型
    3.7 圣诞树铣刀铣削力数学模型的建立
        3.7.1 直刃铣刀铣削力数学模型建立
        3.7.2 高速铣削力的理论分析
        3.7.3 曲线积分原理简介
        3.7.4 圣诞树铣刀铣削力数学模型建立
        3.7.5 圣诞树铣刀铣削力计算
    3.8 表面粗糙度预测模型研究
        3.8.1 瞬时动态铣削力模型
        3.8.2 圣诞树铣刀动态铣削模型
        3.8.3 基于铣削力模型的表面粗糙度预测模型结构
        3.8.4 表面粗糙度预测理论模型建立
    3.9 本章小结
第4章 轮槽铣削加工表面粗糙度预测模型验证
    4.1 引言
    4.2 转子用钢的材料成分与力学性能
    4.3 枞树型轮槽铣削试验
    4.4 枞树型轮槽铣削实验与结果分析
        4.4.1 实验结果分析
        4.4.2 表面粗糙度预测模型
        4.4.3 表面粗糙度预测模型检验
    4.5 提高轮槽表面粗糙度质量的措施
        4.5.1 切削工具的改进
        4.5.2 切削用量的合理选择
        4.5.3 工件材料的预处理
        4.5.4 加工中振动的处理措施
        4.5.5 其他方面
    4.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(9)3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究(论文提纲范文)

1 摇高速铣削力数学模型的确定
2 摇高速切削力实验条件及结果
3 摇高速切削力数学模型的求解
4 摇数学模型的约束条件和精度分析
5 摇结语

(10)球头铣刀高速铣削淬硬钢切削力建模与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 高速切削加工概述
        1.1.1 高速切削加工的定义
        1.1.2 高速切削加工的特点
        1.1.3 高速切削加工应着重解决的几个问题
    1.2 高速切削加工的国内外发展现状
        1.2.1 国内外淬硬钢高速铣削研究的现状
        1.2.2 高速铣削淬硬钢条件下切削力变化规律的研究现状
        1.2.3 高速铣削淬硬钢条件下切屑形态的研究现状
    1.3 淬硬钢的性能特点及其应用
    1.4 本论文研究内容
第二章 球头立铣刀高速铣削力模型
    2.1 正交切削切削过程
        2.1.1 能量表达式
        2.1.2 正交切削时切削力的计算
    2.2 斜角切削切削过程
        2.2.1 斜角切削过程概述
        2.2.2 斜角切削几何角度
        2.2.3 斜角切削切削力
    2.3 球头立铣刀铣削力模型
    2.4 高速切削相似计算
    2.5 本章小结
第三章 高速铣削淬硬碳素工具钢铣削力实验研究
    3.1 实验系统与实验方法
        3.1.1 实验系统
        3.1.2 实验方案设计
    3.2 高速铣削铣削力的实验结果及分析
        3.2.1 单因素实验
        3.2.2 正交实验
    3.3 实验验证铣削力模型
    3.4 本章小结
第四章 高速铣削淬硬碳素工具钢的切屑形态实验研究
    4.1 淬硬碳素工具钢切屑实验
        4.1.1 实验设备
        4.1.2 实验原理与步骤
    4.2 淬硬碳素工具钢切屑实验结果分析
        4.2.1 高速铣削淬硬碳素工具钢T10 的切屑形态
        4.2.2 铣削参数对切屑形态的影响
    4.3 本章小结
第五章 总结和展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目

四、铣削力数学模型的建立及高速铣削力的理论分析(论文参考文献)

  • [1]高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证[D]. 卢家俊. 兰州理工大学, 2020
  • [2]介观尺度薄壁件微铣削加工变形预测及抑制[D]. 阮飞翔. 大连理工大学, 2020
  • [3]SLM铝硅合金切削力分析及试验研究[D]. 徐晟. 上海工程技术大学, 2020(04)
  • [4]3Cr2W8V模具钢高速铣削建模优化与热塑失稳研究[D]. 邵亚军. 兰州理工大学, 2020(12)
  • [5]机器人铣削去毛刺表面质量与加工效率优化[D]. 阮成明. 武汉理工大学, 2019(07)
  • [6]强非连续性SiCp/Al复合材料动态力学行为与切削性能研究[D]. 项俊锋. 北京理工大学, 2018
  • [7]轮槽铣削加工中表面质量预测技术研究[D]. 冯海涛. 兰州理工大学, 2012(10)
  • [8]3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究[A]. 肖军民. 首届珠中江科协论坛论文集, 2011
  • [9]3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究[J]. 肖军民. 制造技术与机床, 2010(05)
  • [10]球头铣刀高速铣削淬硬钢切削力建模与实验研究[D]. 陆洁. 湖南科技大学, 2010(04)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

铣削力数学模型的建立与高速铣削力的理论分析
下载Doc文档

猜你喜欢