一、断续切削时动态切削力的研究(论文文献综述)
刘学[1](2021)在《基于恒径向啮合角的型腔高速铣削走刀路径规划研究》文中指出伴随着高档数控机床、先进切削刀具的出现和数控加工技术的迅猛发展,高速切削加工因其具有切削力小、切削温度低、加工变形小和生产效率高等优点,其工程应用越来越广泛。作为一种典型的高速切削加工方式,型腔铣削能将工件平面上任意闭合边界内的所有材料清除到固定深度,适于加工平面、凹槽、各种成形面和模具的复杂型面等,因而在航空、航天、汽车、模具等行业中被广泛采用。型腔铣削的加工效率及加工质量,很大程度上取决于刀具路径规划结果。本文以型腔高速数控铣削为研究对象,提出了新的刀具路径规划方法,该方法首先根据许用加工变形量确定每层切削深度;然后根据稳定性切削条件确定每层的径向啮合角,基于恒径向啮合角进行刀具路径规划;最后将每层生成的刀具路径统一连接成完整的路径,以实现恒切削力、无颤振高效精密铣削。首先,针对型腔铣削构建其切削动力学模型,实现三向动态切削力预测;然后进行铣削过程稳定性分析,运用零阶解析法求解模型获取稳定性叶瓣图;在经典铣削稳定域图形基础上,构建了固定轴向切深下的铣削稳定性叶瓣图,为后续进行恒径向切深铣削奠定基础。其次,基于型腔铣削加工边界的几何描述,对型腔铣削过程中真实切削参数如每齿进给量、未变形切削厚度、切入切出角等进行了理论分析与修正,对加工路径上曲率突变部位进行了详细分析,对部分相关参数进行了调整。在此基础上,提出了一种基于恒径向啮合角的面向型腔高速数控铣削的新的刀具路径生成算法,最后通过四个算例来揭示恒径向啮合角刀具路径生成算法的可行性和优点。最后,重点阐述了基于恒径向啮合角的型腔铣削刀具路径生成算法的实现。采用层切法获取型腔铣削轮廓边界,并按预定精度将轮廓边界离散成一系列直线段和圆弧段,对离散后的直线段和圆弧段采用基于恒径向啮合角方法进行偏置与求交,去除相邻偏置段形成的干涉环,保留有效偏置环,生成可行的刀具偏置路径。分析了环间法向过渡和圆弧过渡两种方式的特点、存在的不足,并在此基础上,提出了一种螺旋路径连接方法。最后通过仿真实例与试切,验证了本文所提出的恒径向啮合角刀具路径生成方法和算法的可行性和有效性。
张鹏[2](2021)在《涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究》文中认为淬硬模具钢具备强度高、硬度高、耐磨性能好、抗冲击性能强等优势,广泛用于汽车制造、家电制造以及各种医疗产品的制造当中。而淬硬模具钢加工时存在切削力大、刀具磨损快的问题,属于典型的难加工材料。在现代加工工艺中多采用“以车代磨”的方式对淬硬模具钢进行加工,为了保证切削加工质量,需要选择合适的刀具材料以及合理的切削参数来满足工程实践的需要。本文选用涂层和非涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢,通过对切削力、表面粗糙度和刀具磨损以及切屑形态的深入分析,确定切削淬硬模具钢合理的刀具材料、切削用量和刀尖圆弧半径参数。通过建立数学模型和进行有限元仿真的方法对切削力和表面粗糙度进行合理的预测分析。本文完成的主要工作如下:(1)确定了切削淬硬模具钢合理的刀具材料。结果表明,涂层和非涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢产生的切削力和表面粗糙度相差不大。但涂层PCBN刀具在刀具寿命上存在优势,从而确定涂层PCBN刀具是加工淬硬模具钢合理的刀具材料。(2)研究了涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的切削力、表面粗糙度和切屑形态,并据此确定合理的切削用量和刀尖圆弧半径参数。结果表明,采用切削速度125.6m/min,进给量0.10mm/r,背吃刀量0.05mm,刀尖圆弧半径0.4mm时,切削加工产生的切削力最小并能得到最好的加工质量。(3)建立了切削力、表面粗糙度的预测模型。采用多元回归最小二乘法和最小二乘支持向量机法建立切削力和表面粗糙度的预测模型,将预测结果和试验结果对比分析可知,最小二乘支持向量机法建立的预测模型误差更小,平均误差在5%左右。(4)建立了切削过程的有限元仿真模型并对切削力完成仿真分析。结果表明,采用Deform-3D对切削力仿真的平均误差在7%左右,这种方法能够对切削过程产生的切削力做合理的预测。
李绍朋[3](2021)在《外圆车削TC4钛合金再生型颤振预测及抑制》文中研究说明
袁中行[4](2021)在《超声微铣削Inconel718合金毛刺形成与表面质量研究》文中指出Inconel718合金具有优异的高温强度、抗高温氧化及耐腐蚀性能,受到航空航天、轮船、汽车及军工等行业的青睐。由于其较大的塑性、较低的导热率且含有大量的硬质点,微铣削过程中易产生毛刺和表面缺陷。振动切削具有分离、冲击、变速和往复熨压四大运动特性,使其在切削力、切削温度、应力应变、切屑形成、表面完整性等方面有着出色表现,因此采用超声振动辅助微铣削工艺解决微铣削Incoenl718难题有重要的研究意义。本研究以Inconel718作为研究对象,进行切削过程有限元模拟和微铣削实验,研究了不同切削参数对毛刺形成及表面质量的影响,并进行参数优化。主要研究内容如下:首先,基于二维、三维切削过程以及刀尖轨迹的模拟,研究了超声振动辅助微铣削切屑形成条件、断屑条件、切削力、切削温度、应力应变及毛刺形成。研究表明,切削厚度与切削刃半径之比大于0.25时达到切屑形成条件,当振幅与每齿进给量的比值大于0.5时达到断屑条件;相比传统微铣削,超声振动辅助微铣削降低了平均切削力和切削温度,扩大了应变范围,降低了损伤破坏所需的能量;另外,超声振动降低了逆铣侧刀尖与材料的挤压效应,且有利于切屑的断开,进而减小了铣槽两侧毛刺尺寸。其次,通过单因素微铣削实验,研究了不同切削参数对切屑与毛刺的形貌与尺寸的影响。研究表明,一方面,超声振动辅助微铣削能够提高断屑能力,降低了切屑尺寸,尤其是在低转速、大振幅和大进给条件下对切屑尺寸影响最明显;另一方面,超声振动辅助微铣削能够产生撕裂状毛刺和絮状毛刺,而且有效地降低了毛刺尺寸,尤其是在低转速、大振幅和大进给条件下毛刺抑制效果最明显。结合毛刺模拟结果与铣削实验结果,发现切屑与毛刺具有密切相关的联系,实验结论也证实了有限元模拟的准确性和可靠性。最后,通过单因素微铣削实验,研究了不同切削参数对表面质量及耐腐蚀性能的影响。研究表明,Inconel718合金微铣削加工过程中容易产生凹坑、凸起和沟壑三种常见的表面缺陷,这与积屑瘤的产生有着密切的联系;施加超声振动后,产生均匀规则的鱼鳞状表面,有效地改善了表面质量,在小转速、小进给和适中的振幅条件下对表面缺陷的改善效果最明显,较大的振幅会对表面质量造成不利的影响;另外,综合分析极化曲线图、阻抗谱图、等效电路各元件估值及表面形貌,得出表面粗糙度不能完全决定耐腐蚀性能的大小,相比传统微铣削,超声振动辅助微铣削表面耐腐蚀性能明显提高,减少了点蚀现象的发生,其中均匀宽大的鱼鳞表面对表面耐腐蚀性能提高最明显。
宋文刚[5](2021)在《镍基高温合金GH4169顺序铣削表面形貌建模及预测》文中提出GH4169的耐高温、抗热疲劳等性能优异,被广泛用于航空航天工业。在加工过程中,GH4169切削力大、加工硬化严重等特点会导致加工表面形貌变粗糙,而加工表面形貌影响零部件的疲劳性能、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。铣削加工作为传统加工方式,可实现各种平面、型腔、台阶、沟槽等特征结构的加工。因此研究GH4169在顺序铣削过程中的表面形貌形成机理并进行表面形貌仿真,可为GH4169的实际生产提供理论指导,优化生产工艺来提高零部件的加工表面质量。本文对GH4169顺序铣削过程开展研究,以铣削表面形貌为研究目标,以表面初始形貌和加工硬化层为研究因素,通过理论建模、试验研究、模型仿真与数理统计分析,分析当前工步铣削过程中铣削力和表面形貌随表面初始形貌和加工硬化层的变化规律,揭示表面初始形貌和加工硬化层对铣削表面形貌的影响机理,探究顺序铣削过程中的表面形貌形成机理,阐述顺序铣削加工参数与表面粗糙度之间的映射关系。首先,基于工件加工硬化程度,提出铣削分层模型将工件材料进行分层,并考虑加工表面初始形貌的影响,修正瞬时切削厚度模型,建立了变切削力系数的铣削力模型。通过对不同表面初始形貌和工况下的铣削力仿真与试验验证,结果表明:粗糙初始表面形貌和加工硬化层会加大铣削难度,增大铣削力,建立的铣削力预测模型可对顺序铣削中铣削力的变化规律及数值进行有效预测。其次,基于铣削过程的运动学和动力学原理,将加工表面初始形貌和加工硬化层的影响等效为刀具振动对切削刃运动轨迹的影响,建立了切削刃实际运动轨迹方程。运用Z-MAP算法,建立了顺序铣削过程三维表面形貌预测模型,模型的预测相对误差在20%以下。两工步顺序铣削验证实验阐述了表面初始形貌对铣削表面形貌的正相关影响规律以及加工硬化层对铣削表面形貌的显微硬度梯度变化影响机理。最后,根据工件表面初始加工硬化状态,建立实验组与对照组进行正交铣削试验,通过统计学分析,阐述顺序铣削过程中,不同加工硬化程度下,切削用量对表面粗糙度的影响规律变化,并建立表面不同初始加工硬化状态下的表面粗糙度预测模型。结果发现:对于无初始加工硬化的对照组,径向切削深度和进给速度为显着影响因素,而对于有初始加工硬化的实验组,径向切削深度和切削速度为显着影响因素。建立的考虑表面不同初始加工硬化状态的表面粗糙度模型的预测结果与实际有较好的一致性,可以实现GH4169顺序铣削表面粗糙度的准确预测。
王晨[6](2021)在《高速高精加工中心的切削稳定性研究》文中提出铣削加工作为机械加工领域的重要组成部分,一直受到国内外众多学者的研究和关注。其作为一种周期非连续性的加工方式,会导致加工过程中颤振现象的发生,这种不利因素会严重降低机床加工质量及加工效率,加剧机床和刀具的磨损,制约着铣削加工的发展。为了在铣削过程中有效预防和控制颤振现象,合理的选择加工参数是解决颤振问题的关键。本文研究的主要内容是根据颤振理论及铣削动力学理论对铣削过程进行稳定性分析去预防颤振的发生,同时在无颤振铣削的基础上建立最大材料去除率及刀具成本的优化参数模型,为实际铣削加工奠定理论基础,使得颤振的稳定性预测更加符合实际需要。(1)采用微元积分法求解切削力,通过计算机仿真的方式得到顺铣和逆铣过程下的切削力变化规律。构建动态切削厚度模型求解两自由度上振动微分方程,并仿真分析出切削力系数与铣刀接触角对平均方向系数的影响情况。(2)分析主轴轴承刚度对切削稳定性的影响规律,将轴承刚度用等效弹簧刚度进行替代,通过有限元软件对主轴进行模态分析和谐响应分析,求解出主轴的前六阶固有模态及不同刚度下的谐响应曲线,结果证明在增加轴承刚度的情况下主轴系统的整体固有频率增加,切削的稳定性曲线发生右移。采用解析法编写仿真算法绘制稳定性叶瓣图,同时分析机床固有频率、阻尼比、刚度、刀具齿数及工件材料对切削稳定性的影响规律。(3)采用完全离散法中研究稳定性切削过程中考虑再生效应及阻尼效应对稳定性的影响情况。分别仿真在考虑过程阻尼和不考虑过程阻尼情况下稳定性叶瓣曲线变化情况,得出考虑过程阻尼会使叶瓣曲线在低速切削中的稳定区域增加,同时还分析出刀具浸入比在不同螺旋角下对叶瓣曲线的影响规律,得出增大浸入比会减小机床-刀具系统在切削过程中不稳定岛的出现。(4)为了在不发生颤振的基础上的得到材料的最大去除率及最小的加工成本,建立了以半离散法作为不发生颤振的动态约束条件,构建了关于材料去除率、刀具成本及机床能耗的综合加权函数模型,将机床的主轴转速、轴向切削深度、径向切削深度、表面粗糙度及主轴功率等作为约束条件,通过对加权函数采用模拟退火算法进行全局寻优的方式实现在无颤振条件下的参数优化。
魏学涛[7](2021)在《钛合金超声振动辅助铣削过程研究》文中提出钛合金具有密度小、质量轻等特点,该材料是加工飞行器零部件的重要材料之一。但是由于钛合金材料具有弹性模量小、化学活性较高的材料特性,导致在铣削加工时产生切削力大、难断屑、表面质量较差等现象。随着振动切削的发展在一定程度上对加工中存在的问题进行了改善,但是目前的研究主要集中在车削和磨削的领域,振动铣削方面研究较少。针对上述问题,本文展开了钛合金超声振动辅助铣削过程研究。通过理论推理三维有限元仿真以及试验对比的方法,对铣削力以及表面质量进行剖析,研究内容如下:首先,在分析刀具轴向振动的运动轨迹的基础上,研究了超声铣削的断续切削特性、冲击特性以及净切削时间模型。其次,根据空间中刀尖运动轨迹的坐标,建立了准确的瞬时切厚模型,得到不同切削角度下切屑形成力和摩擦力模型。将铣削力与未变形的切屑截面积建立函数关系,考虑了瞬时未变形切厚模型以及瞬时切深模型,得到了轴向冲击力模型。结合切屑形成力模型、摩擦力模型和轴向冲击力模型得到轴向超声振动辅助铣削力模型。研究结果表明:预测的铣削力变化趋向与实验测得的铣削力变化趋向吻合。再次,利用ABAQUS仿真软件,建立了考虑轴向振动的超声铣削钛合金材料的三维有限元仿真模型,通过后处理得到了铣削仿真过程中工件表面的Mises应力以及铣削力的波形图,并搭建了测量铣削力的超声铣削平台进行验证。结果表明仿真结果与试验结果的误差在允许的范围内,从而得出所建仿真模型准确的结论。最后,通过多因素正交实验法、方差分析以及响应曲面法对表面粗糙度进行研究。研究结果表明进给速度与主轴转速的相互影响作用对表面粗糙度的影响最大,进而得到了优化的铣削参数以及表面粗糙度经验模型。同时,对该模型进行实验验证,证明了所建模型的准确性,对实际加工具有指导意义。
姚宿芳[8](2021)在《吸波蜂窝材料超声加工稳定性建模研究》文中研究说明吸波蜂窝材料是通过对芳纶蜂窝浸渍具有吸波特性的树脂而形成的黑色高面内刚度的复合材料,具备芳纶蜂窝材料所有的性能和优点,被大量应用于军事航空领域。本文以吸波蜂窝材料及其胞元壁板为研究对象,从材料切削方式和切削刀具的选择及基于实验的力学性能获取入手,开展了吸波蜂窝材料超声切削稳定性建模研究。论文的研究工作和研究成果如下:(1)分析吸波蜂窝材料及其加工方式,提出吸波蜂窝材料的超声切削工艺。针对吸波蜂窝材料的高硬脆特性,对比分析了蜂窝材料常用的加工方式及不同特点,提出超声切削可望成为吸波蜂窝材料的主流切削方式;参照芳纶蜂窝材料超声切削使用的刀具和工艺特点,提出采用“直刃刀+圆盘刀”的组合以形成“矩形”切屑为工艺特点的吸波蜂窝材料超声切削工艺。(2)实验获取吸波蜂窝材料力学性能参数,理论结合仿真得到胞元壁板的动力学参数。进行了吸波蜂窝材料的性能获取实验,结合实验曲线和理论公式,得到了吸波蜂窝材料及其胞元壁板的强度、弹性模量、密度等力学性能参数。利用获得的力学性能参数进行胞元壁板的振动仿真,并结合理论公式得到胞元壁板振动过程中的动力学参数。(3)分析了超声切削时圆盘刀和直刃刀的运动特征,分别建立两种刀具切削的运动学方程。考虑到对圆盘刀而言,起切削作用的是X、Z向的旋转运动,对直刃刀在形成矩形切屑的加工工艺中,刀具只有Y向和Z向的运动,故分别建立了两种刀具在超声切削时在不同方向的运动学方程,为后面稳定性模型的建立提供理论指导。(4)圆盘刀超声切削胞元壁板稳定性研究。进行了圆盘刀超声切削吸波蜂窝材料试验,标定了超声切削力系数,仿真获取了圆盘刀的固有频率、振型及超声激励下的时域响应,来绘制体现圆盘刀超声切削吸波蜂窝材料的稳定性过程的稳定性Lobe图。选择Lobe图上稳定区域和非稳定区域的切削参数组合分别进行切削实验,比较吸波蜂窝材料的表面质量和刀具磨损情况,验证了稳定性模型的可行性。(5)研究胞元壁板直刃刀超声切削的断裂机理,提出超声振动对壁板的钢化效应是引发断裂的主要原因。分析了直刃刀切削时单个周期内胞元壁板的受力过程,应用弹性薄板小挠度理论建立了蜂窝胞壁挠度方程和应力方程;结合解析模型和有限元仿真分析了蜂窝胞壁的变形特征和断裂特性。(6)直刃刀超声切削胞元壁板稳定性研究。将直刃刀超声切削系统简化为二自由度系统;在考虑切削力对胞元壁板稳定性影响的情况下,建立刀具进给方向的稳定性模型,得到了稳定性判别条件;综合仿真、理论、实验得到的数据绘制了切深-声学/切削参数的关系图,为直刃刀的超声稳定切削提供了较优的切削、声学参数。
王勇胜[9](2021)在《碳纤维复合材料超声振动铣孔机理与试验研究》文中研究指明碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)作为快速发展的高性能材料,凭借轻质、高比模量、高比强度及耐腐蚀等优质特性得以广泛应用。但其具有各向异性和非均质性,在制孔过程中易出现刀具磨损严重、制孔质量难以保障等问题。超声辅助加工通过改变铣刀的运动轨迹,使得刀具的切削状态得到明显改善,可降低纤维变形回弹,减轻刀具磨损,有效抑制了制孔过程中缺陷的产生。本文基于超声辅助加工原理,结合有限元仿真技术和铣削试验,采用对比的方法开展了超声辅助双向铣削CFRP的铣削力、刀具磨损及制孔质量等方面的研究,主要包括以下几个方面:首先,根据超声辅助螺旋铣削理论,对轴向振动螺旋铣加工时刀具的运动轨迹及有效前角进行研究,发现超声辅助螺旋铣形成了一种周刃轨迹叠加机制导致了有效前角的时变特性。结合螺旋铣削的运动轨迹,建立了超声辅助螺旋铣的平均铣削力模型,发现超声辅助加工可以减小加工过程中所受的合力。其次,基于ABAQUS有限元仿真软件及螺旋铣削的斜角切削原理,建立了三维斜角切削CFRP微观仿真模型。发现较无超声辅助加工条件相比,超声辅助条件下基体的损伤程度较低,且超声辅助切削可以改变纤维切削的状态,使得剪切作用增强,改善了碳纤维的加工效果。再次,设计了有、无超声辅助加工CFRP的试验方案,提出了加工样件的制作方法,以便于后续加工表面质量的对比分析,通过对比两种加工方式下测得的切削力分析发现,超声辅助条件反向加工切削时所产生的径向力和轴向力出现了较为明显的下降,尤其在刀具出现一定程度磨损时,其切削力波动值变化较为缓慢。最后,开展了有、无超声辅助下金刚石涂层刀具双向铣削CFRP切削性能对比研究,结果发现:超声辅助下正、反向切削刃的后刀面以磨粒磨损机制为主,随着刀具磨损的加剧,正向切削刃伴随着轻微的疲劳磨损形式,而反向切削刃磨损形式未发生改变;超声辅助下刀具的切削状态为剪切断裂为主、弯曲断裂为辅,同时反向刃有效前角具有时变特性,改善了刀具的断屑、排屑性能,使得孔壁加工质量得到了明显改善。
陈云,侯亮,刘文志,卜祥建[10](2021)在《基于时域仿真法的断续铣削颤振预测》文中研究表明颤振是影响铣削加工表面质量和限制切削效率的重要原因,准确获取稳定性叶瓣图是避免颤振的有效途径。精加工铣削常使用小径向切深/刀具直径比,产生过小的实时切削厚度,刀具容易脱离工件,造成显着非线性因素;过小的径向切深/刀具直径比也导致铣削加工高度断续。因此,常用的圆弧切削厚度已不能近似实际切削厚度,进而影响断续铣削加工颤振预测。采用考虑实际切削厚度的时域仿真法预测断续铣削加工颤振稳定性。该方法使用刀具实际运动轨迹计算切削厚度,并综合考虑了铣削过程中刀具和工件的动力学特性对切削厚度的影响。提出基于相关系数的无量纲颤振判定准则,并用于铣削仿真结果加工状态的判定。通过钛合金Ti6Al4V铣削验证试验结果,所提出的时域仿真法能准确预测小径向切深/刀具直径比所致的断续铣削加工稳定性叶瓣图,为高断续铣削加工无颤振加工参数选择提供了一种有效方法。
二、断续切削时动态切削力的研究(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、断续切削时动态切削力的研究(论文提纲范文)
(1)基于恒径向啮合角的型腔高速铣削走刀路径规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 论文的研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状分析与发展趋势 |
1.2.1 切削力建模及预测 |
1.2.2 铣削过程稳定性分析 |
1.2.3 刀具路径规划 |
1.2.4 刀具轨迹生成算法 |
1.3 论文的主要内容及章节安排 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 论文章节安排 |
第二章 铣削过程切削力建模与稳定性分析 |
2.1 圆柱立铣刀瞬时切削力建模 |
2.2 铣削过程动力学建模 |
2.3 铣削过程稳定性分析 |
2.3.1 常规铣削稳定性叶瓣图获取 |
2.3.2 固定轴向切深条件下的稳定性叶瓣图获取 |
2.4 仿真界面开发 |
2.5 本章小结 |
第三章 恒径向啮合角的刀具路径生成方法研究 |
3.1 型腔铣削刀具路径的几何描述 |
3.2 真实铣削参数的计算 |
3.3 型腔铣削曲率突变时的几何关系 |
3.3.1 型腔拐角铣削的几何描述 |
3.3.2 拐角铣削过程分析 |
3.3.3 拐角的径向啮合角计算 |
3.4 恒径向啮合角刀具轨迹生成方法 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于恒径向啮合角的铣削刀具路径生成算法 |
4.1 型腔铣削轮廓边界的获取 |
4.1.1 层切法加工策略 |
4.1.2 型腔轮廓环定义及方向判别 |
4.2 恒径向啮合角轨迹线偏置处理 |
4.2.1 型腔边界偏移线段计算 |
4.2.2 偏置线段的求交运算 |
4.2.3 偏置所产生的干涉环去除 |
4.2.4 恒径向啮合角型腔铣削刀具路径生成 |
4.3 型腔铣削恒啮合角路径连接 |
4.3.1 环间法向过渡 |
4.3.2 环间圆弧过渡 |
4.3.3 螺旋路径过渡 |
4.4 仿真实例分析与试验验证 |
4.4.1 仿真实例分析 |
4.4.2 试验验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
致谢 |
(2)涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 本课题的研究背景 |
1.2 PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状 |
1.2.1 PCBN刀具切削淬硬钢的特点 |
1.2.2 PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状 |
1.3 涂层PCBN刀具的发展现状 |
1.3.1 PCBN刀具涂层材料 |
1.3.2 刀具涂层制备方法 |
1.3.3 涂层PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状 |
1.3.4 涂层PCBN刀具的应用现状 |
1.4 本课题的主要研究内容 |
2 试验条件与试验方案设计 |
2.1 试验条件 |
2.1.1 工件材料的选择 |
2.1.2 试验设备和刀具材料的选择 |
2.2 试验方案设计 |
2.2.1 试验方案 |
2.2.2 切削试验步骤 |
2.2.3 切屑金相样本制作步骤 |
3 涂层和非涂层PCBN刀具切削试验结果及分析 |
3.1 涂层和非涂层PCBN刀具对比试验结果及分析 |
3.1.1 切削力对比分析 |
3.1.2 表面粗糙度对比分析 |
3.1.3 刀具磨损对比分析 |
3.2 涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢正交试验结果及分析 |
3.2.1 各因素对切削力的影响规律分析 |
3.2.2 各因素对表面粗糙度的影响规律分析 |
3.2.3 综合评估确定最优的切削用量 |
3.3 本章小结 |
4 切削力、表面粗糙度理论模型的建立及验证 |
4.1 切削力、表面粗糙度预测方法 |
4.1.1 多元回归最小二乘法 |
4.1.2 最小二乘支持向量机法 |
4.2 切削力预测模型的建立及验证 |
4.3 表面粗糙度预测模型的建立及验证 |
4.4 本章小结 |
5 切屑形态的研究及理论分析 |
5.1 切屑宏观形态分析 |
5.2 切屑几何表征规律研究 |
5.2.1 锯齿形切屑金相样本的制作 |
5.2.2 锯齿形切屑几何表征测量及计算结果 |
5.2.3 锯齿形切屑的几何表征规律 |
5.3 切屑几何表征与切削力、粗糙度影响规律分析 |
5.4 本章小结 |
6 基于Deform-3D有限元仿真分析 |
6.1 Deform-3D有限元软件简介 |
6.2 几何模型的建立 |
6.3 网格划分 |
6.4 定义材料属性、边界条件和接触条件 |
6.5 相关参数的设定 |
6.6 仿真结果与分析 |
6.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)超声微铣削Inconel718合金毛刺形成与表面质量研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 微铣削加工技术 |
1.2.1 微铣削加工机床的发展 |
1.2.2 微铣削刀具的发展 |
1.2.3 微切削毛刺研究现状 |
1.2.4 微铣削表面性能研究现状 |
1.3 振动切削研究现状 |
1.3.1 振动切削加工机理 |
1.3.2 超声振动辅助铣削分类 |
1.3.3 超声振动辅助铣削研究现状 |
1.4 本课题主要研究内容 |
第2章 毛刺形成过程模拟 |
2.1 微铣削仿真过程 |
2.1.1 刀具与工件模型创建及网格划分 |
2.1.2 边界条件 |
2.1.3 材料模型 |
2.1.4 切削参数 |
2.2 模拟结果分析 |
2.2.1 最小每齿进给量的确定 |
2.2.2 切削力与切削温度模拟 |
2.2.3 等效应变分析 |
2.2.4 毛刺形成过程模拟 |
2.3 本章小结 |
第3章 超声振动辅助微铣削Inconel718 毛刺形成研究 |
3.1 毛刺形成机理分析 |
3.2 刀尖轨迹模型建立 |
3.3 微铣削实验设备及材料 |
3.4 切削参数对毛刺形成的影响 |
3.4.1 超声振动辅助微铣削毛刺的形貌特征 |
3.4.2 切削参数对切屑尺寸的影响 |
3.4.3 切削参数对毛刺尺寸的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 超声振动辅助微铣削Inconel718 表面质量及耐腐蚀性能研究 |
4.1 超声振动辅助微铣削表面质量研究 |
4.1.1 实验过程 |
4.1.2 切削参数对切削力的影响 |
4.1.3 超声振动对刀具磨损的影响 |
4.1.4 切削参数对表面质量的影响 |
4.2 已加工表面抗腐蚀性能研究 |
4.2.1 实验过程 |
4.2.2 试样表面形貌分析 |
4.2.3 电化学极化曲线结果分析 |
4.2.4 电化学阻抗谱结果分析及等效电路模型的建立 |
4.2.5 电化学腐蚀表面形貌分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间主要科研成果 |
一、发表学术论文 |
二、获得奖励 |
三、参与课题项目 |
(5)镍基高温合金GH4169顺序铣削表面形貌建模及预测(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.2 加工表面形貌 |
1.2.1 加工表面形貌形成机理 |
1.2.2 影响加工表面形貌的因素 |
1.2.3 加工表面形貌的表征 |
1.3 切削过程力学建模 |
1.4 三维加工表面形貌建模与仿真 |
1.5 存在问题和研究内容 |
1.5.1 存在问题 |
1.5.2 研究目标 |
1.5.3 研究内容 |
第2章 变切削力系数铣削力建模 |
2.1 铣削瞬时刚性切削力模型 |
2.2 瞬时切削厚度模型 |
2.3 铣削分层模型 |
2.4 变切削力系数铣削力模型 |
2.5 切削力系数 |
2.5.1 切削力系数辨识方法 |
2.5.2 切削力系数辨识实验 |
2.6 铣削力仿真及验证 |
2.7 本章小结 |
第3章 顺序铣削三维表面形貌预测 |
3.1 初始表面形貌 |
3.1.1 高度基准平面 |
3.1.2 初始表面形貌重建 |
3.2 切削刃理想运动轨迹模型 |
3.2.1 空间直角坐标系建立 |
3.2.2 侧铣过程切削刃理想运动轨迹方程 |
3.3 刀具振动模型 |
3.3.1 铣削动力学方程建立 |
3.3.2 刀具-机床系统模态参数识别 |
3.4 切削刃实际运动轨迹模型 |
3.5 铣削三维表面形貌仿真 |
3.5.1 铣削表面形貌形成机理 |
3.5.2 时间离散化 |
3.5.3 工件和铣刀离散化 |
3.5.4 铣削三维表面形貌仿真算法 |
3.6 本章小结 |
第4章 顺序铣削表面形貌分析 |
4.1 两工步铣削实验 |
4.1.1 实验材料与刀具 |
4.1.2 实验设备 |
4.1.3 实验方案 |
4.2 加工硬化层显微硬度分布 |
4.2.1 加工硬化层显微硬度测量试验 |
4.2.2 加工硬化层显微硬度分布结果 |
4.3 顺序铣削表面形貌分析 |
4.3.1 顺序铣削实验结果 |
4.3.2 初始表面形貌影响规律分析 |
4.3.3 加工硬化层影响规律分析 |
4.4 三维表面形貌仿真结果分析 |
4.4.1 加工硬化层影响作用仿真验证 |
4.4.2 初始表面形貌影响作用仿真验证 |
4.4.3 顺序铣削三维表面形貌预测模型预测精度验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 顺序铣削工艺参数优选 |
5.1 正交试验设计 |
5.2 方差分析 |
5.3 极差分析 |
5.4 回归分析 |
5.5 表面粗糙度预测模型验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的成果 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)高速高精加工中心的切削稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景、目的及意义 |
1.1.1 课题研究的背景 |
1.1.2 课题研究的目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 切削力的研究 |
1.2.2 颤振机理 |
1.2.3 切削稳定性预测 |
1.2.4 颤振预防和控制方法 |
1.2.5 切削参数优化 |
1.3 论文的主要研究内容 |
第二章 铣削工艺系统动力学建模 |
2.1 铣削的概述 |
2.1.1 铣削方式简介 |
2.1.2 铣刀种类 |
2.2 铣削动力学建模 |
2.2.1 构建微元切削力模型 |
2.2.2 求解切削力系数 |
2.2.3 螺旋铣刀切削力仿真 |
2.3 动态切削力建模 |
2.4 本章小结 |
第三章 铣削系统切削稳定性分析 |
3.1 颤振分析 |
3.1.1 切削过程中的振动类型 |
3.1.2 颤振发生机理 |
3.2 动态特性分析 |
3.2.1 高速电主轴动态特性分析 |
3.2.2 频响函数获取 |
3.3 铣削动力学建模 |
3.3.1 铣削过程的稳定性预测 |
3.3.2 颤振稳定性规律分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 全离散法下的切削稳定性分析 |
4.0 引言 |
4.1 过程阻尼效应 |
4.1.1 过程阻尼产生机理 |
4.1.2 阻尼力建模 |
4.2 全离散时域求解方法 |
4.2.1 螺旋角效应 |
4.2.2 仿真计算 |
4.3 本章小结 |
第五章 半离散时域下的铣削参数优化 |
5.0 引言 |
5.1 半离散时域法 |
5.2 切削参数优化模型 |
5.2.1 目标函数 |
5.2.2 条件约束 |
5.2.3 优化方法 |
5.2.4 铣削参数优化实例 |
5.3 本章小结 |
第六章 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 |
(7)钛合金超声振动辅助铣削过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 超声振动辅助铣削现状 |
1.2.2 超声振动辅助铣削力研究现状 |
1.2.3 超声振动辅助铣削有限元仿真研究现状 |
1.2.4 超声振动辅助铣削工艺参数优化研究现状 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 本文的主要研究内容 |
第2章 轴向超声振动辅助铣削特性分析 |
2.1 轴向超声振动辅助切削机理 |
2.2 超声铣削刀尖运动轨迹方程及分析 |
2.2.1 传统铣削运动轨迹 |
2.2.2 轴向超声振动辅助铣削运动轨迹 |
2.3 轴向超声振动辅助铣削运动特性分析 |
2.3.1 轴向振动产生的断续切削现象 |
2.3.2 净切削时间模型 |
2.4 本章小结 |
第3章 超声振动铣削力建模及其影响因素分析 |
3.1 超声振动铣削力的组成及坐标选择 |
3.1.1 超声振动铣削钛合金铣削力的来源 |
3.1.2 超声铣削钛合金铣削力的坐标选择 |
3.2 超声振动辅助铣削力的数学模型建立 |
3.2.1 瞬时未变形切削厚度建模 |
3.2.2 切屑形成力建模 |
3.2.3 超声冲击力建模 |
3.2.4 摩擦力模型 |
3.3 轴向超声振动辅助铣削力数学模型验证 |
3.3.1 轴向超声振动辅助铣削力模型的仿真流程 |
3.3.2 铣削力模型的验证性实验 |
3.3.3 超声铣削钛合金数学模型验证分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 超声振动辅助铣削过程有限元仿真 |
4.1 三维铣削仿真模型建立 |
4.1.1 材料本构模型 |
4.1.2 约束条件 |
4.1.3 材料失效准则 |
4.1.4 刀屑接触模型 |
4.1.5 网格划分 |
4.1.6 立铣刀超声运动轨迹的设置 |
4.2 轴向超声振动辅助铣削仿真结果分析 |
4.2.1 Mises应力结果分析 |
4.2.2 铣削力仿真结果分析 |
4.3 有限元仿真结果验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 钛合金超声振动铣削工艺参数优化 |
5.1 单因素对工件表面粗糙度的影响 |
5.1.1 主轴转速对加工表面粗糙度结果分析 |
5.1.2 进给速度对加工表面粗糙度的结果分析 |
5.1.3 切削深度对加工表面粗糙结果分析 |
5.2 多因素对工件表面粗糙度的影响 |
5.2.1 正交试验设计及具体试验参数 |
5.2.2 基于ANOVA的表面粗糙度实验结果及分析 |
5.2.3 基于RSM的表面粗糙度建模 |
5.2.4 表面粗糙度回归模型的优化及检验 |
5.2.5 超声振动辅助铣削钛合金工艺参数优化 |
5.2.6 回归模型以及最优铣削参数的实验验证 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
致谢 |
(8)吸波蜂窝材料超声加工稳定性建模研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 吸波蜂窝材料及其加工技术 |
1.1.1 吸波蜂窝材料特性及应用 |
1.1.2 吸波蜂窝材料的加工技术 |
1.2 课题研究目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 薄壁件在加工过程中动力学模型的研究现状 |
1.3.2 转动刀具在加工过程中动力学模型的研究现状 |
1.3.3 转动刀具切削时切削力建模研究现状 |
1.3.4 蜂窝材料切削断裂的研究现状 |
1.4 课题来源和主要内容 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 吸波蜂窝材料性能获取及其胞元壁板的动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 吸波蜂窝材料的材料力学性能获取实验 |
2.2.1 平压试验 |
2.2.2 剪切试验 |
2.2.3 平拉试验 |
2.2.4 密度试验 |
2.3 胞元壁板的动力学模型 |
2.3.1 胞元壁板力学特性参数的获取 |
2.3.2 胞元壁板的简化 |
2.3.3 胞元壁板的动力学方程 |
2.3.4 基于里茨法的胞元壁板固有频率及振型 |
2.3.5 超声振动激励下胞元壁板的时域振动响应 |
2.4 本章小结 |
第三章 圆盘刀超声切削胞元壁板的稳定性研究 |
3.1 引言 |
3.2 圆盘刀超声切削稳定性数学模型的建立 |
3.2.1 圆盘刀的超声切削运动学分析 |
3.2.2 超声切削系统动力学模型的建立 |
3.2.3 圆盘刀超声动态切削力模型的建立 |
3.2.4 圆盘刀超声切削稳定性研究 |
3.3 圆盘刀动力学参数的获取 |
3.3.1 圆盘刀的动力学方程 |
3.3.2 刀具的仿真模型 |
3.3.3 刀具的频率提取分析 |
3.3.4 刀具的瞬时动态响应 |
3.4 超声切削力系数及胞元壁板动力学参数的获取 |
3.4.1 超声切削力系数的标定 |
3.4.2 胞元壁板的模态分析 |
3.5 稳定性Lobe图的相关研究 |
3.6 圆盘刀切削胞元壁板的稳定性实验 |
3.7 结论 |
第四章 基于胞元壁板断裂的直刃刀超声切削稳定性研究 |
4.1 引言 |
4.2 直刃刀的运动学分析 |
4.3 直刃刀超声切削胞元壁板断裂机理 |
4.3.1 胞元壁板上切削力变化过程 |
4.3.2 横向切削载荷F_z作用下蜂窝胞元壁板的断裂 |
4.3.3 纵向切削载荷F_y作用下蜂窝胞元壁板的断裂 |
4.4 直刃刀超声切削力建模 |
4.5 直刃刀超声切削稳定性研究 |
4.5.1 超声切削过程稳定性分析 |
4.5.2 直刃刀的模态、时响应分析 |
4.5.3 稳定性关系图的绘制 |
4.6 直刃刀切削胞元壁板的稳定性实验 |
4.7 结论 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)碳纤维复合材料超声振动铣孔机理与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究发展现状 |
1.2.1 碳纤维复合材料有限元仿真研究现状 |
1.2.2 螺旋铣制孔技术研究发展现状 |
1.2.3 碳纤维复合材料超声辅助加工研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 超声辅助螺旋铣削加工的运动分析 |
2.1 超声辅助铣削加工的实现形式 |
2.1.1 螺旋铣削工作原理 |
2.1.2 超声辅助下周刃的运动轨迹 |
2.2 碳纤维复合材料的力学行为 |
2.2.1 碳纤维切削的去除机理 |
2.2.2 超声辅助加工平均铣削力模型的建立 |
2.3 本章小结 |
第3章 超声辅助铣削CFRP有限元仿真研究 |
3.1 超声辅助螺旋铣削的斜角切削原理 |
3.2 碳纤维复合材料超声辅助铣削有限元模型的建立 |
3.2.1 几何模型的建立及边界条件 |
3.2.2 碳纤维复合材料各相的材料模型 |
3.2.3 接触条件的设置 |
3.3 仿真结果对比分析 |
3.3.1 无超声切削仿真试验结果分析 |
3.3.2 有无超声条件下仿真结果对比分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 两种加工方式下螺旋铣削CFRP试验研究 |
4.1 超声辅助螺旋铣试验设计 |
4.1.1 试验设备及检测设备 |
4.1.2 试验刀具及材料参数 |
4.1.3 螺旋铣削CFRP对比试验方案 |
4.2 CFRP单层板样件的制备与分析方法 |
4.2.1 孔壁在不同位置下的纤维切削角 |
4.2.2 单层板样件的制备 |
4.2.3 CFRP样件的分析方法 |
4.3 切削力的对比分析 |
4.3.1 不同加工方式下各阶段的切削力分析 |
4.3.2 切削参数对铣削力的影响 |
4.3.3 刀具磨损对切削力的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 超声辅助铣削下刀具磨损及加工质量研究 |
5.1 两种加工方式铣削CFRP对刀具磨损的影响 |
5.1.1 有无超声条件下铣削CFRP刀具磨损过程对比分析 |
5.1.2 超声辅助铣削加工CFRP刀具磨损机理分析 |
5.2 两种加工方式对制孔质量影响分析 |
5.2.1 正反向加工各阶段的孔壁形貌 |
5.2.2 有无超声辅助条件对制孔质量的影响 |
5.3 超声辅助铣削对孔壁质量的影响分析 |
5.3.1 不同观测方向下孔壁的表面形貌分析 |
5.3.2 有无振动条件下孔壁微观形貌对比分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的科研成果 |
致谢 |
四、断续切削时动态切削力的研究(论文参考文献)
- [1]基于恒径向啮合角的型腔高速铣削走刀路径规划研究[D]. 刘学. 湖南工业大学, 2021
- [2]涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究[D]. 张鹏. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]外圆车削TC4钛合金再生型颤振预测及抑制[D]. 李绍朋. 山东建筑大学, 2021
- [4]超声微铣削Inconel718合金毛刺形成与表面质量研究[D]. 袁中行. 齐鲁工业大学, 2021(09)
- [5]镍基高温合金GH4169顺序铣削表面形貌建模及预测[D]. 宋文刚. 山东大学, 2021
- [6]高速高精加工中心的切削稳定性研究[D]. 王晨. 兰州理工大学, 2021(01)
- [7]钛合金超声振动辅助铣削过程研究[D]. 魏学涛. 哈尔滨理工大学, 2021
- [8]吸波蜂窝材料超声加工稳定性建模研究[D]. 姚宿芳. 杭州电子科技大学, 2021
- [9]碳纤维复合材料超声振动铣孔机理与试验研究[D]. 王勇胜. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [10]基于时域仿真法的断续铣削颤振预测[J]. 陈云,侯亮,刘文志,卜祥建. 机械工程学报, 2021(03)