单晶铜微铣削过程仿真及表面粗糙度预测研究

发布时间：2021-10-12 09:30

　　目前,由于单晶铜有着良好的导电性能,各领域对单晶铜微小零部件的需求日益增加。微铣削技术是一种融合了传统机械技术与数控、精密加工等技术的加工制造技术,能对多种材料进行加工,有很高的加工精度、能加工具有复杂几何特征的三维零部件,是单晶铜微小零部件的有效加工手段。但目前关于单晶铜微铣削加工的研究报道较少。因此,本文对单晶铜微铣削加工过程及表面粗糙度预测进行了研究。具体研究内容如下:基于晶体塑性本构方程,编写单晶铜材料VUMAT本构子程序;建立了微铣刀与工件的模型并进行网格划分;并考虑刀具与工件之间的摩擦、材料去除等建立了单晶铜微铣削过程的三维有限元仿真模型,通过比较实验测量的切削力与仿真输出的切削力,验证了单晶铜微铣削过程有限元仿真模型的有效性。对不同晶向单晶铜微铣削表面粗糙度进行了正交试验研究。通过极差分析法分析了切削参数对表面粗糙度的影响规律。通过SVM法对不同晶向的单晶铜微铣削表面粗糙度进行了预测。并通过实验进行验证,结果表明,<100>,<110>,<111>三种晶向单晶铜的表面粗糙度预测平均相对误差分别为2.7%,3.3%,2.2%,最大相对误差... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源、背景及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微切削技术概述
        1.2.2 微切削仿真方法
        1.2.3 单晶铜微切削过程研究现状
        1.2.4 微铣削表面粗糙度预测研究现状
    1.3 存在问题
    1.4 本文主要研究内容
2 单晶塑性本构及单晶铜材料本构有限元实现
    2.1 晶体学基础
        2.1.1 晶体结构
        2.1.2 晶面指数和晶向指数
        2.1.3 晶体取向及表示方法
    2.2 单晶弹塑性本构
        2.2.1 晶体变形运动学
        2.2.2 晶体塑性本构关系
        2.2.3 率相关晶体的硬化规律
    2.3 有限元实现
        2.3.1 本构模型的增量形式
        2.3.2 ABAQUS/VUMAT用户材料子程序编写
    2.4 本章小结
3 单晶铜微铣削过程有限元仿真
    3.1 有限元仿真建模
        3.1.1 微铣刀模型及网格划分
        3.1.2 工件模型及其网格划分
        3.1.3 刀具-工件摩擦模型
        3.1.4 材料参数设置及材料去除
        3.1.5 单晶铜微铣削加工过程仿真的实现
    3.2 单晶铜微铣削过程仿真模型验证
    3.3 本章小结
4 单晶铜微铣削加工表面粗糙度预测研究
    4.1 单晶铜微铣削加工表面粗糙度试验及测量
    4.2 单晶铜微铣削加工表面粗糙度试验结果分析
    4.3 基于支持向量机的表面粗糙度预测模型
        4.3.1 支持向量机基本思想
        4.3.2 支持向量机回归模型建立
        4.3.3 基于支持向量机回归的表面粗糙度预测模型的结果分析
    4.4 表面粗糙度预测模型的不确定度分析
    4.5 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


【参考文献】：
期刊论文
[1]AISI4340合金钢正交切削有限元仿真及其实验研究[J]. 马仲凯,韩冰,蒋麒麟,陈汝建.  装备制造技术. 2019(01)
[2]基于支持向量机模型的复杂非线性系统试验不确定度评定方法[J]. 朱大业,丁晓红,王神龙,王海华,余慧杰.  机械工程学报. 2018(08)
[3]微细切削加工表面质量的研究综述[J]. 张浩,刘玉德,石文天,韩冬.  表面技术. 2017(07)
[4]纳米尺度单晶铜材料表面切削特性分子动力学模拟[J]. 李勇,杨晓京.  中国机械工程. 2016(06)
[5]基于MSG理论的微切削加工有限元仿真研究[J]. 路冬,蔡力钢,杨铭铭.  系统仿真学报. 2013(12)
[6]微细立铣削硬铝2A12表面粗糙度分析与预测（英文）[J]. 赵岩,王波,梁迎春,朱黛茹.  纳米技术与精密工程. 2008(02)
[7]多晶体纳米切削的分子动力学仿真研究[J]. 陈时锦,初文江,孙西芝,程凯.  机械设计与制造. 2006(04)
[8]单晶铜的电学及磨损性能研究[J]. 徐春园,张思成.  甘肃科技. 2006(01)
[9]分子动力学中势函数研究[J]. 陈强,曹红红,黄海波.  天津理工学院学报. 2004(02)
[10]分子动力学模拟的主要技术[J]. 文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚.  力学进展. 2003(01)

硕士论文
[1]铝基复合材料高速切削加工特性研究[D]. 姚怀斌.燕山大学 2017
[2]镍基高温合金Inconel718微铣削残余应力与加工硬化研究[D]. 路彦君.大连理工大学 2016
[3]考虑尺寸效应的超细晶材料晶体塑性本构建模及其有限元实现[D]. 袁帅.广西大学 2016
[4]基于MSG理论的Al7075介观尺度切削的仿真与试验研究[D]. 宋旭.北京理工大学 2015
[5]微铣削切削力特性及加工质量研究[D]. 刘婷.天津大学 2014
[6]无氧铜微细切削加工的仿真分析与试验研究[D]. 刘闯.吉林大学 2014
[7]微细铣削表面质量及毛刺形成的实验研究[D]. 靳赛.山东大学 2013
[8]镍基高温合金微细铣削过程切削力建模研究[D]. 李光俊.大连理工大学 2013
[9]多晶体材料加工的细观塑性有限元模拟[D]. 汪凯.昆明理工大学 2013
[10]基于SPH-FEM耦合方法的微细铣削仿真与试验研究[D]. 吴文峰.南京航空航天大学 2013



本文编号：3432314