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面向模具型腔的高效数控加工研究

作　者: 刘志涛
导　师: 王敏杰；蔡玉俊
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 模具型腔 数控加工 走刀方式 切削力模型 进给速度
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 340次
引　用: 6次
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内容摘要


对于现代模具制造业来说,数控加工是模具制造过程中的重要一环,也是模具制造周期长短的主要影响因素之一。数控加工的质量和效率在很大程度上依赖于加工方案和加工参数的选取。本文针对模具型腔数控加工的现状,以提高模具型腔数控加工效率为目标,进行了多方面的研究工作。 在模具型腔的数控加工过程中,大量的加工时间被耗于粗加工阶段。本文在分析模具型腔粗加工特点的基础上,应用人工神经网络技术来构建模具型腔数控加工的走刀方式选择模型,根据切削层几何形状的特点,采用BP网络进行走刀方式的优选,设计了BP网络的学习样本,并通过实例验证了方法的可行性和高效性。 切削力模型的建立是数控加工参数优化的关键技术,鉴于球头铣刀广泛应用于模具型腔的数控加工中,针对切削力解析模型的不足,采用人工神经网络建立球头铣刀的切削力模型,设计了切削试验来获得BP网络的学习样本集,最后对模型的正确性进行验证。 提出了基于平均切削力曲面模型的进给速度自动优化策略,基于切削试验建立了一个简易的平均切削力模型,根据刀位点的二维当量载荷对进给速度进行优化,在保证模具型腔加工质量的基础上,使切削力平稳,加工效率大幅度提高。其切削力平稳的特性更适合于模具型腔的高速数控加工,可以克服高速加工用刀具刚性差的不足。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-13
    1.2.1 数控加工技术发展概况  10-11
    1.2.2 数控加工工艺参数优化的研究概况  11-12
    1.2.3 存在的问题  12-13
  1.3 本文的研究内容  13-14
2 模具型腔数控粗加工走刀方式的优选  14-36
  2.1 模具型腔的粗加工  14-17
    2.1.1 粗加工中的层切法介绍  14-15
    2.1.2 粗加工中的走刀方式  15-17
  2.2 基于BP网络的走刀方式选择模型  17-20
    2.2.1 理论背景  17-18
    2.2.2 基于BP网络的走刀方式选择的模型  18-20
  2.3 BP网络的学习样本向量的确定  20-22
    2.3.1 输入模式的确定  20-22
    2.3.2 输出模式的确定  22
  2.4 刀位文件的数控加工时间的获得  22-24
    2.4.1 数控代码的预处理  23
    2.4.2 加工时间的计算及其准确性验证  23-24
  2.5 BP网络学习样本集的获得  24-28
    2.5.1 输入向量的获得  24-26
    2.5.2 输出向量的获得  26-27
    2.5.3 学习样本集的产生  27-28
  2.6 BP网络参数的确定  28-30
    2.6.1 隐层的确定  28
    2.6.2 其他参数的确定方法  28-29
    2.6.3 BP网络的最终确定  29-30
  2.7 神经网络的训练  30
  2.8 实例验证  30-35
    2.8.1 走刀方式优选及其验证  31-33
    2.8.2 实际加工验证  33-35
  2.9 本章小节  35-36
3 基于人工神经网络的球头铣刀切削力模型的建立  36-45
  3.1 切削力模型及人工神经网络技术在切削加工中的应用  36-37
    3.1.1 切削力模型简介  36-37
    3.1.2 人工神经网络在切削加工中的应用现状  37
  3.2 球头铣刀切削力的ANN建模  37-39
    3.2.1 基本思想  37-38
    3.2.2 学习样本向量的确定  38-39
  3.3 学习样本集的获得  39-42
    3.3.1 试验条件  39-40
    3.3.2 试验步骤  40-42
  3.4 神经网络的训练和测试  42-44
  3.5 基于BP网络的切削力模型验证  44
  3.6 本章小节  44-45
4 基于平均切削力曲面模型的粗加工进给速度优化  45-62
  4.1 进给速度优化概述  45-46
  4.2 二维当量载荷  46-49
    4.2.1 二维当量载荷的概念  46-47
    4.2.2 加工过程二维当量载荷的变化  47-49
  4.3 基于刀位文件的数控加工模拟  49-53
  4.4 简易的平均切削力模型  53-54
    4.4.1 切削力数据的获得  53-54
    4.4.2 模型的建立  54
  4.5 自动的进给速度优化过程  54-56
    4.5.1 等切削力曲线的生成  55
    4.5.2 有效切削深度的计算  55-56
    4.5.3 进给速度的优化  56
  4.6 优化实例  56-61
  4.7 本章小节  61-62
结论  62-64
参考文献  64-67
附录A 基于BP网络的切削力模型验证数据表  67-68
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  68-69
致谢  69-70
大连理工大学学位论文版权使用授权书  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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