铣削变曲率面硬态模具钢的让刀误差预测研究

发布时间：2017-08-10 08:20

  本文关键词：铣削变曲率面硬态模具钢的让刀误差预测研究

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【摘要】：在模具行业中,已逐步采用对淬火后的模具钢进行精加工处理工艺。由于硬态加工中让刀误差问题尤为凸显,让刀误差直接影响着模具生产抛光时间,进而导致模具生产时间延长,总体生产成本增加,所以对曲面加工中让刀误差的研究尤为重要。基于以上问题,本文选取变曲率曲面加工让刀误差进行研究,旨于为合理的加工工艺提供指导,提高生产效率,进而降低生产成本。本文对变曲率曲面硬态加工让刀误差进行研究,主要内容如下:应用平面槽切平均铣削力的多样式切削系数法进行槽切实验。经实验验证,仿真得到的铣削力与实验验证得到的铣削力,无论在变化趋势上还是数值上都吻合良好。显示了仿真结果与实验结果具有良好的一致性。考虑在不同类型曲面(包括凸曲面和凹曲面)情况下,曲率半径和倾角对切削刃的切入角、切出角和轴向极限位置角产生的影响。在研究中,利用解析法得出变曲率曲面上的刀具-工件切触模型。基于微元铣削力模型,通过坐标变换与积分处理,得到工件坐标系下完整的铣削力模型。利用Matlab仿真软件对铣削力模型进行仿真,将仿真得到的铣削力与实验测得的铣削力进行对比分析,证明了仿真模型准确可靠。对刀具系统的变形进行的研究。在传统的两段式悬臂梁的基础上进行扩展,得到对刀具系统受力产生的变形量描述更为准确的三段式悬臂梁模型。利用ANSYSWorkbench软件对刀具系统的受力变形进行有限元仿真并与得到的三段式悬臂梁模型进行对比,证明了所建立的三段式悬臂梁模型可以精准地预测刀具系统的变形量,为后续的误差预测奠定了基础。针对球头铣刀铣削变曲率曲面加工过程,对等曲率不同前倾角与等前倾角不同曲率下的让刀误差进行预测研究,并进行测量实验验证。验证结果表明,误差的预测方法能够有效地预测变曲率曲面加工误差。
【关键词】：变曲率曲面 铣削力 刀具变形 刀具倾角 让刀误差
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 本文研究的目的和意义11-13
• 1.2 铣削力建模理论的研究现状13-14
• 1.3 铣削加工让刀误差研究现状14-15
• 1.4 本课题的来源及主要研究内容15-17
• 第2章 球头铣刀铣削力建模17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 铣削力模型的建立17-23
• 2.2.1 约束条件17-18
• 2.2.2 刀具坐标系18-19
• 2.2.3 微元切削力与未变形切屑厚度模型19
• 2.2.4 球头铣刀切削刃曲线19-23
• 2.2.5 刀具坐标系下整体铣削力23
• 2.3 切削系数识别方法23-24
• 2.4 基于平面槽切的铣削力系数识别24-27
• 2.4.1 铣削力系数识别模型24-25
• 2.4.2 多元线性回归分析25-27
• 2.4.3 槽切实验讨论27
• 2.5 铣削力系数识别实验27-32
• 2.5.1 实验装置及条件27-29
• 2.5.2 实验结果与讨论29-30
• 2.5.3 铣削力仿真及实验验证30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 变曲率曲面加工中的铣削力预测33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 曲面曲率半径对铣削力的影响及求解方法33-36
• 3.2.1 复杂曲面的法曲率半径33-34
• 3.2.2 CL数据法求解曲率半径34-35
• 3.2.3 曲率半径的求解方法35-36
• 3.3 刀具-工件切触区域求解36-45
• 3.3.1 参与铣削的切削刃36-37
• 3.3.2 刀轴与曲面法向量的夹角为零时的切入、切出角37-40
• 3.3.3 有效铣削半径的求解40-41
• 3.3.4 刀轴与曲面法向量的夹角不为零时的切入、切出角41-43
• 3.3.5 参与铣削的切削刃上的极限位置求解43-44
• 3.3.6 刀具-工件切触区域与切入、切出角44-45
• 3.4 完整切触区域工件坐标系下铣削力求解45-46
• 3.5 变曲率曲面加工铣削力仿真与实验验证46-52
• 3.5.1 变曲率曲面加工铣削力仿真47-48
• 3.5.2 变曲率曲面加工铣削力实验验证48-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 球头铣刀让刀变形建模研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 基于悬臂梁模型的刀具系统变形研究53-54
• 4.3 球头铣刀的三段式悬臂梁模型54-59
• 4.3.1 力的作用点54-55
• 4.3.2 刀具变形模型55-57
• 4.3.3 各部分惯性矩的计算和分析57-59
• 4.4 让刀变形有限元法59-63
• 4.4.1 前处理60-62
• 4.4.2 求解与后处理62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 变曲率曲面加工中的让刀误差预测与分析64-72
• 5.1 引言64
• 5.2 误差预测模型的建立64-66
• 5.3 曲面误差测量实验66-68
• 5.4 等曲率不同倾角的让刀误差分析68-69
• 5.5 等倾角不同曲率的让刀误差分析69-70
• 5.6 本章小结70-72
• 结论72-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果79-81
• 致谢81

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本文编号：649683