基于材料去除机理的曲面零件机械抛光工艺研究

发布时间：2017-09-29 13:23

  本文关键词：基于材料去除机理的曲面零件机械抛光工艺研究

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【摘要】：抛光是一个复杂的过程,影响抛光质量的工艺因素众多且错综复杂,如何控制各工艺参数实现工件表面材料快速均匀的去除,提高工件表面质量,是自动化机械抛光系统急需解决的关键问题。目前的自动机械抛光主要采用恒进给速度以恒定的抛光行距进行抛光。恒定的进给速度容易导致曲面不同抛光点处的材料去除深度过大或不足,从而造成工件表面材料去除不均匀;恒定的抛光行距,则会造成过度的重叠抛光和未抛光的现象,影响表面质量。针对这些问题,本文以抛光材料去除机理为基础,进行曲面零件的抛光工艺及轨迹规划研究。首先,以Preston方程及赫兹接触为基础,利用试验与仿真相结合的方法,验证了曲面零件材料去除轮廓及抛光接触点的材料去除深度和抛光工艺参数之间的关系模型,为自动机械抛光系统的工艺规划提供了关键技术基础。其次,基于曲面零件的表面粗糙度模型,以正交试验为基础,利用回归分析的方法研究了抛光工件表面粗糙度与法向抛光力、抛光工具线速度、进给速度和等效曲率半径之间的关系;基于遗传算法得出初始抛光点获得最好的表面粗糙度的抛光工艺参数。然后,提出了面向曲面抛光材料均匀去除的速度自适应模型。在保证每个抛光接触点的材料去除深度相同的情况下,建立了进给速度随等效曲率半径变化而变化的自适应模型。通过对比试验验证了模型的有效性。基于速度自适应模型,进一步研究了抛光时单条抛光轨迹形成的带宽变化规律,为抛光轨迹的规划奠定了基础。最后,设计了基于覆盖区域图的曲面抛光轨迹规划算法。为保证整个工件曲面抛光材料的均匀去除,基于材料去除轮廓模型对平面和曲面的抛光行距进行了分析,并通过试验探讨了抛光行距对曲面粗糙度的影响。在此基础上,为避免抛光过程中的过度重叠抛光和未抛光现象,基于覆盖区域图对曲面自动抛光轨迹进行了规划,并进行了仿真试验,验证了轨迹规划算法的可行性。
【关键词】：曲面抛光 表面粗糙度 速度自适应 轨迹规划
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.692
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 课题的背景、目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状与分析12-19
• 1.2.1 抛光机理12-14
• 1.2.2 曲面机械自动抛光的研究现状14-17
• 1.2.3 曲面的机械自动化抛光热点研究17-19
• 1.3 本文的课题来源及主要工作19-21
• 1.3.1 课题来源19
• 1.3.2 本文主要工作19-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 曲面抛光材料去除轮廓及抛光接触点材料去除深度模型研究22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 Preston方程22-23
• 2.3 抛光表面材料去除轮廓及抛光接触点材料去除深度模型23-28
• 2.4 仿真与试验28-39
• 2.4.1 试验平台28-30
• 2.4.2 法向抛光力30-32
• 2.4.2.1 试验条件30
• 2.4.2.2 法向抛光力测量数据分析30-32
• 2.4.3 曲面材料去除轮廓模型仿真与试验分析32-36
• 2.4.3.1 试验条件33
• 2.4.3.2 曲面抛光材料去除轮廓模型仿真及试验33-36
• 2.4.4 曲面零件抛光接触点材料去除深度模型仿真与试验36-39
• 2.4.4.1 试验条件36-37
• 2.4.4.2 抛光接触点材料去除深度模型仿真及试验37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 表面粗糙度模型研究及抛光初始点工艺参数确定40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 表面质量40-42
• 3.3 表面粗糙度模型42-45
• 3.4 表面粗糙度模型仿真与试验45-47
• 3.4.1 试验条件45-46
• 3.4.2 表面粗糙度模型仿真及试验46-47
• 3.5 基于遗传算法确定抛光初始点工艺参数47-52
• 3.5.1 遗传算法48
• 3.5.2 问题的形式化描述48-49
• 3.5.3 问题的求解49-50
• 3.5.4 遗传算法计算流程50-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 抛光速度自适应模型53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 速度自适应模型53-55
• 4.3 试验验证55-62
• 4.3.1 试验条件55-57
• 4.3.2 自由曲面抛光接触点材料去除深度测量方法57
• 4.3.3 试验结果57-62
• 4.4 抛光带宽62
• 4.5 曲面表面抛光带宽公式仿真与试验62-64
• 4.5.1 试验条件63
• 4.5.2 试验结果分析63-64
• 4.6 本章小结64-66
• 第五章 自动抛光轨迹规划66-89
• 5.1 引言66
• 5.2 常见刀具路径及轨迹生成技术66-68
• 5.3 基于材料去除轮廓模型的抛光行距分析68-73
• 5.3.1 平面抛光行距及其叠加分析68-72
• 5.3.2 曲面抛光行距及其叠加分析72-73
• 5.4 曲面抛光行距对粗糙度影响试验73-76
• 5.4.1 试验条件73-74
• 5.4.2 试验结果分析74-76
• 5.5 基于覆盖区域图的抛光轨迹规划76-81
• 5.6 抛光轨迹规划81-86
• 5.7 自动抛光轨迹规划仿真86-88
• 5.8 本章小结88-89
• 第六章 总结89-91
• 6.1 全文总结89-90
• 6.2 主要创新点90
• 6.3 未来研究展望90-91
• 参考文献91-95
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果95-96
• 致谢96-97
• 附件97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 金芬;;MATLAB遗传算法工具箱在函数优化中的应用[J];福建电脑;2009年07期

2 韩光超;孙明;张海鸥;王桂兰;;基于CAM的机器人抛光轨迹规划[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年05期

3 黄智;黄云;;砂带磨削原理及其应用[J];金属加工(冷加工);2008年24期

4 齐立哲;甘中学;孙云权;汤青;，

本文编号：942251