曲面模具的加工及测量误差研究

发布时间：2017-08-07 02:15

  本文关键词：曲面模具的加工及测量误差研究

  更多相关文章： 曲面模具 球头铣刀 切削力模型 三坐标测量机 测头半径补偿

【摘要】：在现代数字化制造不断发展的新时代，制造业向高效、高精方向发展，其中模具制造是整个制造业的重要指标，体现着国家的工业是否发达，自由曲面模具的加工制造，有着十分广阔的市场，但自由曲面的几何特性非常复杂，自由曲面零件的加工不仅要求加工工艺效率高、精度高、自动化程度高，而且要求检测方法高效、高精。对于已加工好的模具需要通过三坐标测量机测量其表面精度，只有模具的精度符合标准才能保证在后续的使用中更加安全、稳定，但不论是加工的误差还是测量的误差都将影响模具的最终精度，因此，对曲面的加工及测量误差的研究就尤为重要。 本文从对曲面加工过程中铣刀运动变化所产生误差的分析入手，就减小误差的方法进行了简单介绍，根据球头铣刀的几何特征，考虑到在实际加工中球头铣刀的加工环境、铣削参数等与铣削面积对切削力的影响，，参照现有的球头铣刀切削力模型，分析切削力系数求解方法提出参数求解公式，用z/R的一次多项式来计算切削力系数；应用有限元软件辅助分析验证切削力模型准确性，应用软件对球头铣刀的静力、模态进行分析，分析外力作用时铣刀的振动频率，与实际加工中的振动频率相比较，避免共振的发生。 在测量误差研究方面，介绍了现阶段获取零件表面信息的测量技术方法，要对一个复杂的零件进行测量，数字化处理是一件耗时且易出错的工作，随着现代科技的飞速发展，获取工件表面信息的技术方法也日新月异,现阶段获取零件表面信息的测量技术方法主要有两种：接触式和非接触式。针对接触式测量以三坐标测量机为介绍重点，包括结构和测量原理等，对模具的表面数据应用三坐标测量机进行测量；深入分析传统的测头半径补偿方法，在分析传统的半径补偿基础上，总结各方法的优点与不足，提出新的测头半径补偿方法，使用软件测量模具实体模型的表面点，并用补偿方法对已测数据进行补偿，将补偿后的结果与三坐标测量的数据进行对比，验证补偿方法可行性。
【关键词】：曲面模具 球头铣刀 切削力模型 三坐标测量机 测头半径补偿
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG76;TH16;TG806
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究现状及趋势11-14
• 1.2.1 切削力国内外研现状与动态11-13
• 1.2.2 三坐标补偿国内外研究现状与动态13-14
• 1.3 本课题的研究意义与主要内容14-17
• 1.3.1 课题来源及研究意义14-16
• 1.3.2 主要研究内容16-17
• 1.4 论文章节安排与结构17-19
• 2 球头铣刀切削力模型研究19-35
• 2.1 数控加工存在的误差19-21
• 2.2 球头铣刀的几何特征21-24
• 2.3 球头铣刀切削力的影响因素24-26
• 2.3.1 刀具切削刃表示24
• 2.3.2 刀具加工方向表示24-25
• 2.3.3 径向未变形切削厚度25-26
• 2.4 球头铣刀铣削曲面过程的受力分析26-29
• 2.4.1 切削力模型26-28
• 2.4.2 瞬时切削合力28
• 2.4.3 每转平均切削力28-29
• 2.5 切削力系数模型参数求解29-34
• 2.6 本章小结34-35
• 3.球头铣刀切削力计算与有限元分析35-50
• 3.1 切削力实验条件和原理35-39
• 3.1.1 实验结果与系数计算36-37
• 3.1.2 切削力模型实验验证37-39
• 3.2 有限元仿真实验分析39-45
• 3.2.1 球头立铣刀几何模型建立39-40
• 3.2.2 网格划分40
• 3.2.3 设定边界条件40-41
• 3.2.4 切削力仿真41-43
• 3.2.5 切削力验证结论43-45
• 3.3 铣刀静力、模态分析45-49
• 3.3.1 铣刀参数选择45
• 3.3.2 划分网格及施加边界条件45-47
• 3.3.3 模态分析47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 复杂曲面测量精度的研究50-67
• 4.1 曲面的测量方法50-54
• 4.1.1 接触测量方法51-52
• 4.1.2 非接触测量方法52-53
• 4.1.3 光学测量53
• 4.1.4 复杂曲面测量技术之比较53-54
• 4.2 三坐标测量机概述54-58
• 4.2.1 测量机主体56
• 4.2.2 电气系统56-57
• 4.2.3 探测系统57-58
• 4.2.4 测量软件58
• 4.3 CMM 测量方式58-61
• 4.3.1 点位触发式58-59
• 4.3.2 连续扫描式59-60
• 4.3.3 测量规划问题概述60-61
• 4.4 三坐标测量实例分析61-66
• 4.4.1 建立统一坐标系61-62
• 4.4.2 测量规划62-64
• 4.4.3 模具的检测点采集64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 CMM 曲面测量误差分析及减小办法67-79
• 5.1 CMM 测量存在的误差67-68
• 5.1.1 测量机自身误差对测量结果的影响67
• 5.1.2 测头误差对测量结果的影响67-68
• 5.1.3 操作人员测量水平对测量结果的影响68
• 5.2 CMM 测头半径补偿68-72
• 5.2.1 CMM 测头半径补偿原理68-69
• 5.2.2 二维自动补偿69-71
• 5.2.3 三维自动补偿71-72
• 5.3 基于球面的微平面半径补偿方法72-78
• 5.3.1 方法原理72-73
• 5.3.2 补偿方法验证73-74
• 5.3.3 补偿误差对比分析74-77
• 5.3.4 精度分析与比较77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果85-86
• 致谢86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 温文炯,何方文;用三坐标仪检测两圆柱轴线定向误差[J];工程图学学报;2000年02期

2 何改云,宋占杰;三坐标法测量球度误差时最佳测点数目的确定[J];工具技术;1999年09期

3 石照耀,谢华锟,费业泰;复杂曲面测量模式与关键技术[J];工具技术;2000年11期

4 王红敏;孙殿柱;张志诚;;基于CMM的曲面检测技术与测头半径补偿[J];工具技术;2006年10期

5 齐孟雷;;基于ANSYS球头铣刀建模与静力、模态分析[J];装备制造技术;2014年01期

6 张国雄;;坐标测量技术发展方向[J];红外与激光工程;2008年S1期

7 杨胜培;尚振涛;;考虑刀杆柔性的球头铣刀数控加工表面误差模型的研究[J];机床与液压;2007年09期

8 徐安平,张大卫,黄田,曲云霞;柔性螺旋立铣刀数控铣削表面形貌物理仿真模型[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年04期

9 阎兵,张大卫,徐安平,黄田,曾子平;球头铣刀铣削表面形貌建模与仿真[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年02期

10 刘达新;董玉德;赵韩;王万龙;;三坐标测量机一般表面上的自适应采样规划[J];计算机辅助设计与图形学学报;2009年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨胜培;复杂曲面数控加工的若干基础技术研究[D];湖南大学;2009年

本文编号：632421