五轴侧铣动态铣削力建模及直纹面铣削参数优化研究

发布时间：2017-10-05 22:17

  本文关键词：五轴侧铣动态铣削力建模及直纹面铣削参数优化研究

  更多相关文章： 动态铣削力 参数优化 直纹面 五轴侧铣 动态位移

【摘要】：铣削力可以分析加工过程是否稳定,是预防加工颤振的重要参数。在五轴精铣直纹面叶轮过程中,由于叶片之间的流道狭小,所以通常使用加长刀柄的铣刀避免发生干涉,这会使刀具的刚度有所下降。然而,在进行铣削力的仿真过程中刀具的动态特性却往往被忽略,导致铣削力计算不准确,进而影响铣削稳定性的判断。所以对铣削过程动态特性及相关优化方法进行研究很有意义。首先,建立了铣削力系数及刃口力系数模型。通过正交试验,测得X、Y和Z三个方向的瞬时铣削力。再利用测得的瞬时铣削力计算出X、Y和Z方向上的平均铣削力,使用平均铣削力反求出系数模型中各未知系数,将求出的各系数带回到系数模型进而得到铣削力系数及刃口力系数。其次,建立了考虑刀具动态位移响应的五轴侧铣瞬时铣削力模型。在考虑了刀具动态响应的情况下,对铣削过程中的瞬时未变形切屑厚度模型进行了研究,利用完善后的动态切屑厚度模型,结合球头铣刀铣削力建模,求得精铣直纹面过程中的动态铣削力。最后使用Matlab软件对球头铣刀动态位移以及动态铣削力进行仿真,并分析了仿真结果。再次,对侧铣过程中柔性刀具的变形进行了研究。选取直纹面加工过程中的一条加工路径,并根据之前动态铣削力的计算方法,计算出各分析时刻的X、Y方向的动态铣削力。在ANSYS软件中将三个方向的铣削力以均布载荷的方式加载到球头圆柱铣刀的有限元模型上,通过后处理对球头铣刀侧铣直纹面过程中的变形进行了分析。最后,以刀具的动态位移为目标对叶片侧铣过程中的铣削参数进行了优化。使用BP神经网络与粒子群算法结合的方法对直纹面侧铣过程中影响动态位移的参数进行训练和优化,并利用优化后的参数进行了加工实验,表面粗糙度测试实验表明,得到的叶片表面质量有所提高,证明优化方法的可行性。
【关键词】：动态铣削力 参数优化 直纹面 五轴侧铣 动态位移
【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10-19
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的目的及意义10-13
• 1.3 国内外研究现状及分析13-18
• 1.3.1 切屑厚度建模研究现状及分析14-15
• 1.3.2 球头铣刀铣削力建模研究现状及分析15-16
• 1.3.3 铣削系统动力学特征的研究现状16-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 第2章 铣削力系数的建模及计算19-28
• 2.1 系数模型的建立19-20
• 2.2 铣削力系数的计算20-24
• 2.3 实验求解铣削力系数24-27
• 2.3.1 实验方案24-26
• 2.3.2 实验数据及结果26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 五轴侧铣动态铣削力的计算及仿真28-45
• 3.1 五轴侧铣瞬态铣削力计算28-33
• 3.1.1 瞬时未变形切屑厚度计算28-31
• 3.1.2 瞬时铣削力的建模及计算31-33
• 3.2 柔性刀具系统动态位移响应的求解及仿真33-39
• 3.2.1 刀具动态位移响应的求解33-35
• 3.2.2 柔性刀具动态位移响应仿真及分析35-39
• 3.3 直纹面叶片动态铣削力的求解和仿真39-44
• 3.3.1 动态切屑厚度的求解39-40
• 3.3.2 动态铣削力仿真及分析40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 柔性刀具侧铣加工变形分析45-51
• 4.1 有限元基本原理45-46
• 4.2 刀具变形分析46-50
• 4.2.1 模型导入及材料设定46-47
• 4.2.2 网格划分47
• 4.2.3 求解过程47-49
• 4.2.4 后处理49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 基于铣削系统动态响应的铣削参数优化51-62
• 5.1 铣削参数智能优化方法51
• 5.2 仿真试验的设计51-53
• 5.3 神经网络预测模型53-56
• 5.4 粒子群算法对铣削参数的优化56-58
• 5.5 优化系统的开发及优化结果58-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表论文及专利68-69
• 致谢69

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本文编号：979130