弯管外表面平动法数控铣削加工粗糙度仿真及实验验证

发布时间：2017-09-09 11:24

  本文关键词：弯管外表面平动法数控铣削加工粗糙度仿真及实验验证

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【摘要】：核电能源在我国经济发展中占据着不可或缺的地位,安全发展核电得到各国政府高度重视。在AP1000核电管道中,核电主管道连接着反应堆压力容器和蒸汽发生器,其管道表面加工质量对核电安全起着关键作用。核电主管道表面质量的评价最直接的方式就是表面粗糙度。采用逐点比较法圆弧插补,建立弯管外表面平动法数控铣削加工表面粗糙度的数学模型,并对加工后的工件粗糙度进行了计算分析。逐点比较法圆弧插补与弯管外表面平动数控铣削加工的特点吻合度高,能够很容易地生成与加工区域实际轮廓形状高度近似的走刀路径。采用Z-MAP模型对工件的加工区域进行离散能减少计算机的内存消耗。本文所提建模方法算法简单,精度高,计算量小,易于编程实现。采用逐点比较法圆弧插补和Z-MAP法,追踪刀刃上点与加工区域的相对位置,生成加工后的表面几何形貌。运用最小二乘法分别计算出沿管径方向和母线方向的表面粗糙度Ra(范围为0.6170-1.275微米)。并以Ra作为衡量表面质量的依据,探究了进给速度、刀具间歇进给角度、进给方式与主轴转速对核电主管道表面质量的影响。为验证建模方法,利用UG虚拟加工软件对弯管外表面的代表区域创建加工模型。根据走刀特点,生成加工路径。通过虚拟加工,生成UG后处理加工代码。在球头铣刀三坐标数控机床中,输入UG后处理加工代码,进行铣削加工实验。利用zygo测量仪器测出各加工区域的表面粗糙度,再与仿真结果进行对比。对比显示,测量值与仿真值的相对误差在6.51%-14.55%,验证了该建模方法的有效性。本仿真研究方法已应用于核电主管道外表面三轴数控铣削加工中。
【关键词】：弯管外表面 路径规划 数学建模 实验研究 表面粗糙度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG547;TM623
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题背景与理论意义10-12
• 1.3 曲面加工粗糙度国内外研究现状及发展趋势12-13
• 1.4 存在的主要问题13-14
• 1.5 主要研究内容14-16
• 2 弯管外表面粗糙度参数评价16-23
• 2.1 表面粗糙度定义16-20
• 2.1.1 取样长度与评定长度16-17
• 2.1.2 基准线17-18
• 2.1.3 评定参数18-20
• 2.2 弯管外表面表面粗糙度定义20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 平动法铣削弯管外表面粗糙度建模及仿真23-45
• 3.1 平动法数控加工刀具走刀路径的生成23-29
• 3.1.1 逐点比较法圆弧插补基本原理23
• 3.1.2 逐点比较法圆弧插补运算过程23-25
• 3.1.3 逐点比较法圆弧插补生成弯管外表面走刀路径25-28
• 3.1.4 圆弧插补步长与间歇进给/进给角度之间的关系28-29
• 3.2 Z-MAP模型29-33
• 3.2.1 构建C-结构31
• 3.2.2 构建R-结构31-32
• 3.2.3 提取Z-MAP32-33
• 3.3 弯管外表面铣削加工建模与程序实践33-44
• 3.3.1 参数输入33-35
• 3.3.2 加工区域外表面划分网格35
• 3.3.3 刀具划分网格35-40
• 3.3.4 Z-MAP法建模40
• 3.3.5 表面几何形貌图40-41
• 3.3.6 计算表面粗糙度41-42
• 3.3.7 刀具的走刀路径42
• 3.3.8 程序流程图42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 基于UG的弯管外表面平动法实验设计45-51
• 4.1 模拟加工软件的选用要求45
• 4.2 模具模型建立软件45-46
• 4.3 基于UG的弯管外表面模拟加工规划46-50
• 4.3.1 UG三维仿真加工曲面过程47-50
• 4.3.2 UG加工代码的正确性50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 弯管外表面平动法数控铣削加工的实验验证51-67
• 5.1 铣削加工实验原理51-52
• 5.2 实验条件52-55
• 5.2.1 实验试件52-53
• 5.2.2 实验设备53-54
• 5.2.3 实验用刀具54-55
• 5.3 实验步骤55-59
• 5.3.1 误差测量58-59
• 5.3.2 实验测量设备59
• 5.4 实验结果对比及分析59-66
• 5.4.1 实际加工表面及微观几何形貌59-63
• 5.4.2 模拟加工表面粗糙度结果与实际加工表面Ra比较63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 弯管外表面数控加工粗糙度影响因素分析67-77
• 6.1 进给速度对加工表面粗糙度的影响68-71
• 6.2 刀具间歇进给角度对加工表面粗糙度的影响71-73
• 6.3 主轴转速对加工表面粗糙度的影响73-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 结论与展望77-78
• 7.1 结论77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

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1 李小力;基于UG的数控编程及加工自动化的研究[D];武汉理工大学;2008年

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本文编号：820158