介观尺度切削误差传递与加工精度控制研究

发布时间：2017-06-21 04:00

  本文关键词：介观尺度切削误差传递与加工精度控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：零件尺寸大小在0.1~10mm，尺寸特征大小在0.01~1mm之间的加工范围被认为是典型的介观尺度加工范围，介于微观尺度与宏观尺度之间。近年来，随着产品的小型化发展趋势，介观尺度零件在生物医学、信息通讯、航空航天、国防军事以及高科技电子产品等领域的应用也越来越广泛。基于微细切削技术对三维结构特征，如深孔、深槽、自由曲面等，具有很强的加工能力，且对被加工材料没有特殊的要求，因此越来越多学者将目光转向了微细切削领域，使得微细切削技术成为近年的一个研究热点。 介观尺度零件微切削过程中，由于零件尺寸较小，通常采用极小的进给量，尺度的变化导致切削特性出现异于宏观切削的变化，即出现尺度效应现象，对零件加工精度产生很大影响。此外，，介观尺度零件几何特征较多、精度要求高，影响加工精度的误差源繁多，一般需要经过多个工序才能完成加工，致使零件加工精度难以保证。 为解决介观尺度切削加工过程中的加工精度控制问题，本文针对尺度效应及多工序加工这两个关键因素，对介观尺度切削误差传递与加工精度控制展开了研究。研究内容主要包括以下几个方面： (1)以零件的整个制造过程为基础，通过分析零件设计、制造过程中可能出现的问题，建立了包含工艺系统数据采集与分析、制造误差预测、制造过程质量监控、工艺系统误差源诊断及工艺调整与改进几个模块在内的加工精度控制体系，为零件制造过程的精度控制提供了系统的理论方法，同时还研究了基于MSPC和SOV集成的过程质量控制方法和基于假设检验的误差源诊断方法。 (2)介观尺度复杂结构件制造过程为典型的多工序制造过程，通过分析单个工序内零件的制造误差源，以及工序之间误差的传递规律，综合考虑微细切削尺度效应，以微分运动矢量描述制造过程中零件的尺寸误差，构建了介观尺度零件尺寸误差传递的状态空间模型，对定位误差、基准误差、夹具误差以及基于尺度效应的加工误差进行了分析和建模，为介观尺度零件切削加工误差预测奠定了基础。 (3)通过分析介观尺度零件的特点及其在切削加工中的特性，研究了每齿铣削过程中实际瞬时切削厚度的计算方法，考虑最小切削厚度、刃口钝圆半径等微细切削尺度效应现象以及主轴跳动量对铣削力的影响，建立了微细铣削力预测模型，该模型适用于介观尺度零件切削加工过程中的微细铣削力的预测。 (4)以310S耐热不锈钢工件为例，进行了微细铣削加工试验，验证了误差预测模型、介观铣削力模型、过程质量控制及误差源诊断方法的有效性；同时根据试验结果，分析了切削参数对微细铣削力的影响规律，为实现介观尺度切削工艺优化提供理论支撑。 本文围绕介观尺度铣削加工特点，在多工序误差传递规律和精度控制方面开展了研究，为提高介观尺度复杂零件多工序制造的精度提供了一定的技术基础。
【关键词】：介观尺度 尺度效应 误差传递 铣削力预测 精度控制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH161
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题的研究背景及意义12-14
• 1.1.1 课题背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 国内外相关研究现状综述14-19
• 1.2.1 介观尺度切削加工精度影响因素研究现状14-16
• 1.2.2 误差传递模型研究现状16-18
• 1.2.3 微细铣削力建模研究现状18
• 1.2.4 质量控制研究现状18-19
• 1.3 存在的问题及进一步研究方向19-20
• 1.4 本文研究内容20-22
• 第2章 介观尺度零件多工位制造误差控制体系22-32
• 2.1 微细切削尺度效应22-23
• 2.2 介观尺度零件制造误差控制体系23-24
• 2.3 制造误差控制体系模块介绍24-27
• 2.4 基于 MSPC 和 SOV 集成的质量控制策略27-28
• 2.5 误差源诊断28-30
• 2.6 本章小结30-32
• 第3章 介观尺度复杂零件多工序加工尺寸误差传递建模32-50
• 3.1 制造过程与误差源分析32-35
• 3.1.1 介观尺度零件制造过程32-34
• 3.1.2 误差源分析34-35
• 3.2 坐标系建立与特征表达35-37
• 3.3 单工序尺寸误差状态空间模型37-45
• 3.3.1 齐次坐标变换39-41
• 3.3.2 夹具误差和基准误差41-42
• 3.3.3 加工误差42-45
• 3.4 多工序尺寸误差传递模型45-48
• 3.4.1 前道工序误差的影响45-47
• 3.4.2 多工序制造误差传递模型47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 基于尺度效应的介观尺度铣削力建模50-68
• 4.1 铣削力建模方法50-52
• 4.1.1 宏观尺度铣削力建模方法50-51
• 4.1.2 介观尺度铣削力建模方法51-52
• 4.2 介观尺度铣削瞬时切削厚度计算模型52-60
• 4.2.1 切屑形成机理52
• 4.2.2 瞬时切削厚度计算模型52-60
• 4.3 介观尺度铣削力模型60-62
• 4.4 铣削力模型系数确定62-66
• 4.4.1 剪切力系数K_(tc)和K_(rc)62-65
• 4.4.2 犁切力系数K_(te)和K_(re)65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第5章 介观尺度复杂零件制造误差控制体系实验验证68-82
• 5.1 实验装置及测量设备68-72
• 5.1.1 实验装置及测量设备简介68-71
• 5.1.2 实验平台搭建71-72
• 5.2 介观尺度铣削力模型实验验证72-77
• 5.2.1 实验方案设计72
• 5.2.2 铣削力实验结果及模型验证72-75
• 5.2.3 铣削力特性分析75-77
• 5.3 尺寸误差传递建模实验验证77-80
• 5.3.1 实验方案设计77-78
• 5.3.2 计算零件各尺寸误差78-79
• 5.3.3 零件尺寸误差实验结果及模型验证79-80
• 5.4 质量监控模型及误差源诊断方法验证80-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第6章 总结与展望82-84
• 6.1 总结82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-90
• 攻读硕士学位期间发表论文与研究成果清单90-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱黛茹;王波;赵岩;梁迎春;;微细铣削硬铝时切削用量对表面粗糙度的影响[J];工具技术;2007年12期

2 李勇,郭e

本文编号：467552