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车铣加工表面质量的研究

作　者: 徐骣
导　师: 金成哲；姜增辉
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 车铣切削用量表面粗糙度表面残余应力优化
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 219次
引　用: 2次
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内容摘要

车铣技术是当今世界机械加工领域的一项高新技术。由于它加工效率高、工件质量好,因此越来越受到人们的青睐。但是作为一种较新的加工工艺,加工参数对表面加工质量的影响并未完全揭示,这在一定程度上影响了车铣加工技术推广和应用。研究车铣加工参数对加工工件质量的影响,是车铣基础理论研究的一个重要组成部分。本文通过对多种金属材料进行车铣加工实验,从表面粗糙度、表面层残余应力的性质及其大小等方面,对车铣加工进行深入的理论分析,从而为选择合理的工艺参数提供依据,以提高车铣的加工效率和工件的表面质量,达到指导实际生产加工的目的。通过正交实验法,分析研究了正交车铣加工ZL101铸铝合金时,切削参数与表面粗糙度之间的关系,研究结果表明:轴向进给量对表面粗糙度影响最大,铣刀转速、工件转速和偏心量等因素对表面粗糙度影响次之。采用多元回归正交试验法,进行了正交车铣加工ZL101铸铝合金的切削试验,确定了车铣切削用量与表面粗糙度之间的关系。根据统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型呈高度显著检验状态,具有较高的可信度。通过单因素正交车铣残余应力实验,研究了车铣加工65#钢时,分别改变切削速度v和轴向进给量fa两个切削用量对已加工件表面残余应力的影响规律,同时对比了车铣加工与一般车削加工的残余应力状态。研究结果表明:随着切削速度v的提高,工件表面残余拉应力随之增大;但当切削速度v超过某一临界值时,工件表面残余拉应力急剧减小出现压应力;增大轴向进给量fa,工件表面残余压应力减小。最后,确定以切削速度和每齿进给量为车铣切削用量优化设计变量,并且确定约束条件方程,分别建立了最高生产率和最低生产成本和最大利润率的单目标优化函数,以及以生产率和生产成本两个分目标为因素的多目标优化函数。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 课题的研究背景及意义  11-14
    1.1.1 课题研究的背景  11-13
    1.1.2 课题研究的意义  13-14
  1.2 车铣加工技术研究现状  14-19
    1.2.1 车铣加工运动及特点  14-16
    1.2.2 国内外研究现状  16-19
  1.3 课题研究目的和内容  19-21
第2章切削参数对表面粗糙度影响的试验研究  21-34
  2.1 试验方法的选择—多因素正交试验法  21-23
  2.2 正交试验方案设计  23-24
  2.3 正交试验极差分析  24-32
    2.3.1 试验条件  24-26
    2.3.2 试验数据  26-28
    2.3.3 极差分析  28-29
    2.3.4 试验参数对表面粗糙度的影响分析  29-32
    2.3.5 试验分析结论  32
  2.4 本章小结  32-34
第3章表面粗糙度预测模型  34-43
  3.1 多元线性回归数学模型  34-36
  3.2 参数的最小二乘估计  36-38
  3.3 表面粗糙度预测模型的显著性检验  38-39
  3.4 回归系数的显著性检验  39-40
  3.5 模型修改  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章车铣加工表面层残余应力的研究  43-57
  4.1 残余应力的定义、分类与产生机理  43-45
    4.1.1 残余应力的定义  43
    4.1.2 残余应力的分类  43-44
    4.1.3 残余应力的产生机理  44-45
  4.2 单因素实验方案  45-47
    4.2.1 实验目的  45
    4.2.2 实验条件  45-47
    4.2.3 实验方案  47
  4.3 残余应力的测量与计算  47-51
    4.3.1 测定原理  47-48
    4.3.2 残余应力的计算  48-51
  4.4 试验结论分析  51-55
    4.4.1 铣刀转速对表面层残余应力的影响  51-53
    4.4.2 轴向进给量对表面层残余应力的影响  53-55
  4.5 本章小结  55-57
第5章车铣切削用量优化的研究  57-67
  5.1 确定优化设计变量  57-58
  5.2 建立目标函数  58-62
    5.2.1 建立生产率目标函数  58-59
    5.2.2 建立单件生产成本的目标函数  59-60
    5.2.3 建立平均利润率的目标函数  60-61
    5.2.4 建立多目标优化函数  61-62
  5.3 约束条件  62-64
  5.4 实例计算  64-66
  5.5 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74

车铣加工表面质量的研究

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