超声振动车削中工件圆度误差的理论分析与研究

发布时间：2017-09-19 05:00

  本文关键词：超声振动车削中工件圆度误差的理论分析与研究

  更多相关文章： 圆度误差 超声振动车削 切削用量 数学建模 正交实验

【摘要】：圆度精度,作为机械加工中最常见的形状精度要求之一,对任何具有圆柱、圆锥、内孔和外圆的零件截面均提出加工精度要求。如何保证加工精度,减小圆度误差一直是传统车削加工领域中的经典难题。本文针对车削过程主要受切削力、切削热和刚度变化影响的特点,引入超声振动加工技术,建立超声振动车削圆度误差的数学模型;对普通车床进行改造,建立超声振动车削实验系统;研究切削用量对圆度误差的影响,建立超声振动车削下圆度误差的经验公式。根据圆度误差与工艺系统变形量的位置关系,在一定假设前提下,建立切削力的数学模型,计算工艺系统刚度,推导出振动车削下圆度误差与切削用量的理论关系模型;在数值仿真中,研究了切削用量对圆度误差的影响,并与普通车削进行了对比。为了建立超声振动切削实验系统,对超声振动装置中的发生器,换能器,变幅杆,专用刀架等进行了选型与设计;对超声振动系统整体刚度进行有限元分析,仿真结果表明在受切削力作用下的变形可忽略不计,满足使用要求;搭建超声振动实验平台,进行调试使其达到最佳工作状态。进行超声振动车削和普通车削圆度误差的单因素对比实验,研究切削用量和振幅对超声振动车削圆度误差的影响;对比分析振动车削和普通车削在圆度误差曲线、表面粗糙度、切屑形态方面的不同;建立圆度误差正交实验,得到超声振动车削圆度误差的经验公式,并对其进行了拟合优度检验、回归方程检验以及回归系数检验。结果表明,在实验条件下振动车削能明显减小圆度误差,且所建立的超声振动车削圆度误差经验公式比较准确,具有一定实际指导作用。
【关键词】：圆度误差 超声振动车削 切削用量 数学建模 正交实验
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 振动切削国内外研究现状10-11
• 1.2.2 圆度误差国内外研究现状11-12
• 1.3 超声振动切削技术的特点及机理12-14
• 1.4 课题的研究意义14-15
• 1.5 课题的主要研究内容15
• 本章小结15-16
• 第二章 超声振动车削圆度误差的建模研究16-29
• 2.1 超声振动车削工艺系统圆度误差的数学模型16-23
• 2.1.1 圆度误差与工艺系统变形量的关系16-18
• 2.1.2 工艺系统变形量的计算18-20
• 2.1.3 工艺系统刚度的计算20-23
• 2.2 超声振动车削的切削力模型23-25
• 2.3 超声振动车削圆度误差的数值仿真分析25-28
• 本章小结28-29
• 第三章 超声振动车削系统实验平台建立29-41
• 3.1 超声振动装置的选型及设计29-35
• 3.1.1 超声波发生器的选用29-30
• 3.1.2 超声波换能器的设计30-32
• 3.1.3 超声波变幅杆的设计32-33
• 3.1.4 专用刀架的设计33-35
• 3.2 车削工艺实验装置的选用35-38
• 3.2.1 车削机床的选用35-36
• 3.2.2 车削刀具的选用36-37
• 3.2.3 跟刀架及切削液的选用37-38
• 3.3 实验设备的组装及调试38-40
• 3.3.1 实验设备的组装38-39
• 3.3.2 实验装置的调试39-40
• 本章小结40-41
• 第四章 超声振动车削单因素对比实验研究41-55
• 4.1 实验方案的设计41-43
• 4.2 振动方向对超声振动车削圆度误差的影响43-45
• 4.3 单因素对超声振动车削圆度误差的影响45-49
• 4.3.1 切削速度对超声振动车削圆度误差的影响45-46
• 4.3.2 进给量对超声振动车削圆度误差的影响46-47
• 4.3.3 背吃刀量对超声振动车削圆度误差的影响47-48
• 4.3.4 超声振动振幅对超声振动车削圆度误差的影响48-49
• 4.4 超声振动切削和普通切削实验效果的对比49-54
• 4.4.1 圆度曲线对比49-50
• 4.4.2 表面粗糙度对比50-53
• 4.4.3 切屑形态对比53-54
• 本章小结54-55
• 第五章 超声振动车削正交实验与分析55-68
• 5.1 正交模型的建立55-57
• 5.1.1 正交实验概述55
• 5.1.2 正交实验设计55-57
• 5.2 正交实验结果分析57-63
• 5.2.1 正交实验极差分析57-61
• 5.2.2 正交实验回归分析61-63
• 5.3 多元线性回归的统计检验63-66
• 5.3.1 拟合优度检验63-65
• 5.3.2 回归方程检验65
• 5.3.3 回归系数检验65-66
• 5.4 经验公式的验证66-67
• 本章小结67-68
• 结论与展望68-69
• 参考文献69-71
• 附录AMATLAB求解回归模型及检验源程序71-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-75
• 致谢75-76

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本文编号：879624