淬硬钢模具铣削拐角铣削力预测研究

发布时间：2017-09-11 17:35

  本文关键词：淬硬钢模具铣削拐角铣削力预测研究

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【摘要】：淬硬钢模具因具有较大的强度、硬度和耐磨性等优良性能使其在模具行业得到广泛的应用,尤其是在汽车覆盖件模具中。在快速发展的当今世界,随着人们对汽车的需求越来越大和对汽车的外形要求越来越高,迫使人们需要更加深入的了解淬硬钢模具的加工技术。汽车覆盖件的复杂性和多样性使得汽车模具外形多为不规则形状。在汽车覆盖件模具的铣削加工中球头铣刀应用最为广泛。因此,本文针对球头铣刀铣削具有拐角外形的淬硬钢模具进行了研究,通过对模具拐角曲率的分析研究了随着铣削的进行球头铣刀铣削力的变化规律,具体研究内容如下:首先,阐述了直角、斜角切削、刃线、螺旋滞后角和瞬时未变形切屑厚度模型。通过分析螺旋滞后角与轴向位置角的关系,采用向量间夹角公式建立了螺旋滞后角与轴向位置角的函数关系模型。进行了单因素槽切实验并通过线性回归法获得了铣削力系数。其次,基于定曲率下内外拐角加工特性,分析了内外拐角加工的有效每齿进给量,建立了基于加工特征的铣削力预测模型。建立了拐角铣削三维有限元仿真模型,分析了球头铣刀加工内外拐角铣削力的变化规律,对比了直线、内拐角、外拐角铣削的铣削力。基于前述理论分析,进行了不同曲率半径的内外拐角仿真,得到不同曲率半径下的内外拐角铣削力变化规律,通过铣削力实验验证了模型和仿真的准确性。最后,依据前述定曲率拐角加工特征,分析了定曲率、变曲率下内外拐角的切入切出角、径向残余高度和每齿进给量,建立了定曲率和变曲率的铣削过程变量模型。进行了两种曲率的铣削过程变量模型仿真,得到了随着曲率变化的铣削过程变量变化规律并进行了对比。通过基于曲率时刻变化的拐角加工铣削实验,得到了随着加工进行曲率时刻改变的铣削力变化规律。进行了刀具系统变形的研究,分析了在拐角加工情况下刀具变形对切触角和瞬时未变形切屑厚度的影响,建立了拐角加工柔性铣削力预报模型。
【关键词】：淬硬钢 球头铣刀 曲率半径 铣削力 内外拐角
【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
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究的目的和意义10-11
• 1.2 切削力建模的研究现状11-14
• 1.2.1 未变形切屑厚度及切削力系数研究现状11-12
• 1.2.2 铣削力预报模型研究现状12-14
• 1.3 拐角加工铣削力研究现状14-15
• 1.4 刀具变形研究现状15
• 1.5 本论文主要研究内容15-17
• 第2章 球头铣刀铣削力建模17-29
• 2.1 斜角切削模型17-18
• 2.2 铣削力模型建立18-23
• 2.2.1 球头铣刀刃线几何模型18-20
• 2.2.2 螺旋滞后角解算20-21
• 2.2.3 铣削力模型建立21-23
• 2.3 切削力系数辨识23-26
• 2.3.1 平面槽切特点23-24
• 2.3.2 切削系数辨识模型24-25
• 2.3.3 一元线性回归分析25-26
• 2.4 切削系数识别实验26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 定曲率拐角铣削铣削力预测研究29-39
• 3.1 定曲率拐角加工特性分析29-32
• 3.2 拐角铣削有限元模型建立32-34
• 3.2.1 材料参数32-33
• 3.2.2 刀具及工件几何模型33-34
• 3.3 球头铣刀拐角铣削仿真与实验34-38
• 3.3.1 铣削内外拐角仿真34-37
• 3.3.2 实验验证37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 基于曲率变化的拐角铣削过程建模39-49
• 4.1 定曲率铣削过程建模39-42
• 4.1.1 外拐角铣削过程分析39-41
• 4.1.2 内拐角铣削过程分析41-42
• 4.2 变曲率下铣削过程分析42-43
• 4.3 常曲率模型与变曲率模型仿真对比43-46
• 4.3.1 工件几何外形选取43-45
• 4.3.2 拐角铣削过程变量仿真45-46
• 4.4 实验验证46-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第5章 拐角加工柔性铣削力预测研究49-56
• 5.1 刀具系统变形研究49-51
• 5.2 拐角加工柔性铣削力建模51-55
• 5.2.1 刀具变形对切触角的影响51
• 5.2.2 刀具变形对瞬时切削厚度的影响51-53
• 5.2.3 拐角加工柔性铣削力预报53-55
• 5.3 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：832130