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拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究

作　者: 吴俊谦
导　师: 鲁聪达；王扬渝
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 多硬度拼接淬硬钢球头铣刀铣削力建模试验
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

汽车覆盖件淬硬钢模具的铣削加工技术反映了汽车模具制造的水平,是汽车制造业主要发展和研究的关键技术之一。由于模具尺寸大,通常由多种淬硬钢材料拼接而成,因此,在铣削加工的过程中,刀具常常要在一个周期内同时铣削两种或是两种以上的材料,导致铣削力发生复杂的变化,而这些变化会导致刀具急剧磨损、已加工表面质量下降等。目前国内对于淬硬钢多硬度拼接情况的铣削力变化特征的研究还很不多。所以,研究多硬度拼接淬硬钢的铣削力有很重要的理论价值和实际意义。本文的主要内容是:(1)在金属切削理论,刀具变形理论和系统辨识理论等基础上,建立存在倾角情况下的单一硬度淬硬钢三轴铣削加工的柔性铣削力模型。该模型基于经验系数模型,考虑了工件表面倾斜,刀具的变形和偏心等因素,为多硬度拼接过缝铣削力模型建立基础。(2)基于单一硬度的淬硬钢倾斜工件表面的三轴铣削的铣削力模型,建立淬硬钢拼接过缝处倾斜面铣削力经验系数模型。模型中将铣刀铣削到拼接过缝处的区域进行划分,按条件计算在不同区域的瞬时微元铣削力,然后再通过铣削力微元积分计算铣削力合力。(3)利用建立的铣削力模型预测了拼接淬硬钢铣削力,并进行了多硬度拼接的Cr12MoV工件的铣削试验,验证了铣削力模型。试验设计采用了混合设计,即主轴转速n和进给速度f间采用均匀设计,其余参数之间采用正交设计。通过对试验测量的铣削力数据进行分析,验证了模型的正确性。同时分析了不同铣削条件下,铣削力的变化规律,尤其是倾斜角度对铣削力的变化的影响。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 本课题研究的背景及意义  10-12
  1.2 研究现状综述  12-17
    1.2.1 淬硬钢铣削加工研究概况  12-13
    1.2.2 球头铣刀加工研究概况  13
    1.2.3 球头铣刀铣削力建模研究现状  13-17
  1.3 本文的主要研究工作  17-18
  1.4 本文的章节安排  18
  1.5 本章小结  18-19
第二章单一硬度淬硬钢斜面铣削力模型的建立  19-34
  2.1 引言  19-21
    2.1.1 球头刀切削力的基本定义  19-20
    2.1.2 影响切削力的因素  20-21
  2.2 球头刀铣削瞬时铣削力模型  21-28
    2.2.1 球头铣刀的几何模型  21-23
    2.2.2 被加工工件的几何模型  23-25
    2.2.3 铣削力的计算  25-26
    2.2.4 瞬时切削厚度  26-28
  2.3 考虑刀具变形的球头刀瞬时铣削力模型  28-31
  2.4 铣削力系数识别  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章球头刀过缝铣削力模型的建立  34-45
  3.1 引言  34
  3.2 过缝处的铣削力模型  34-37
    3.2.1 过缝处的加工工件几何模型  34-35
    3.2.2 过缝处刀齿位置的几何表达  35-37
  3.3 过缝处瞬时切削厚度的判定  37-42
    3.3.1 切削区域划分  37-39
    3.3.2 过缝切削厚度计算  39-42
  3.4 刀刃参与切削的确定条件  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章拼接淬硬钢球头铣削力试验研究  45-61
  4.1 引言  45
  4.2 试验条件  45-47
  4.3 试验设计  47-50
  4.4 铣削力试验及模型验证  50-56
    4.4.1 试验设备及原理  50
    4.4.2 实测数据分析  50-54
    4.4.3 试验模型验证  54-56
  4.5 拼接过缝处混合试验结果分析  56-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章总结与展望  61-63
  5.1 总结  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读学位期间参加的科研项目和成果  67

拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究

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