淬硬钢模具曲面拼接区球头铣刀加工误差分析
发布时间：2021-05-22 03:55
汽车外覆盖件模具型面越来越复杂,为提高加工效率,大型覆盖件模具多采用镶块式模件拼接,其加工区域存在大比例的非均匀性高硬度表面,易引发载荷突变,对刀具造成明显的冲击振动,导致刀具载荷不稳定,使加工表面质量下降。本文以淬硬钢曲面模具为研究对象,对拼接区的铣削力、铣削振动以及由刀具变形、冲击振动引起的加工误差进行建模、分析与预测。首先,基于一般切削厚度模型,考虑曲面特征以及工件的拼接特征的影响,分析过缝处球头刀铣削状态,建立球头刀铣削拼接过缝处的切削厚度模型。在瞬时刚性力模型的基础上,划分铣削过程,分阶段建立铣削力预测模型,得到适合曲面拼接区的铣削力预测模型。其次,分析切削刃微元的变时滞特性的变化,建立了考虑变时滞参数的铣削动力学模型。考虑模具拼接的特征,分析刀具处在拼接缝处会受到冲击振动,建立了曲面拼接区考虑时滞变化的铣削动力学方程。然后,利用有限元分析刀具的受力变形情况,建立刀具变形所产生的让刀误差模型,分析得出曲面模具的让刀误差随着加工倾角的增加而增加;同时考虑冲击振动对切削刃运动轨迹的影响,建立考虑冲击振动的加工误差模型,与只考虑刀具变形的让刀误差模型相比,更适用于铣削拼接件的加工误...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 铣削力模型国内外研究现状
1.2.2 铣削动力学建模国内外研究现状
1.2.3 加工误差国内外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
第2章 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削力建模
2.1 球头铣刀的数学模型
2.1.1 球头铣刀的几何模型
2.1.2 球头铣刀切削刃运动轨迹
2.2 瞬时切削厚度模型
2.2.1 考虑刀具倾角的瞬时切削厚度模型
2.2.2 工件曲面特征对瞬时切削厚度的影响
2.2.3 球头刀铣削曲面的瞬时切削厚度模型
2.2.4 球头刀铣削曲面拼接区的瞬时切削厚度模型
2.3 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削力建模
2.3.1 瞬时刚性铣削力模型
2.3.2 淬硬钢曲面拼接区动态铣削力建模
2.4 本章小结
第3章 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削振动建模
3.1 动态铣削动力学建模
3.1.1 瞬时动态切削厚度建模
3.1.2 动态铣削动力学建模
3.2 考虑时滞变化的动力学建模
3.3 曲面拼接区的铣削振动建模
3.4 本章小结
第4章 刀具变形和冲击振动对加工误差的影响分析
4.1 球头铣刀受力变形分析
4.2 球头刀铣削让刀误差分析
4.2.1 考虑刀具变形的切削刃运动轨迹
4.2.2 球头刀变形引起的让刀误差分析
4.3 冲击振动引起的加工误差的分析
4.3.1 考虑冲击振动的切削刃运动轨迹
4.3.2 冲击振动引起的加工误差分析
4.4 本章小结
第5章 拼接模具球头刀铣削实验
5.1 铣削参数辨识实验
5.1.1 铣削力参数求解方法
5.1.2 铣削力参数辨识实验
5.1.3 铣削加工系统的模态实验
5.2 铣削实验条件及实验设计
5.2.1 铣削实验条件
5.2.2 铣削实验设计
5.3 铣削实验数据分析
5.3.1 变主轴转速的加工误差数据分析
5.3.2 变每齿进给量的加工误差数据分析
5.3.3 变轴向切深的加工误差数据分析
5.4 模型仿真与实验数据的对比分析
5.4.1 铣削力模型的验证
5.4.2 铣削动力学模型的验证
5.4.3 铣削加工误差模型的验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多硬度拼接淬硬钢铣削动力学分析[J]. 岳彩旭,冯磊,高海宁,朱磊,张海涛,刘献礼. 振动.测试与诊断. 2018(03)
[2]覆盖件模具曲面曲率特征对球头刀铣削力的影响[J]. 吴石,杨琳,刘献礼,郑敏利,李荣义,王广越. 机械工程学报. 2017(13)
[3]基于自适应采样的曲面加工误差在机测量方法[J]. 吴石,李荣义,刘献礼,边立健,王洋洋. 仪器仪表学报. 2016(01)
[4]薄壁件铣削稳定性研究[J]. 金鑫,祁斌,姜尚磊,孙玉文. 机械工程师. 2015(10)
[5]汽车模具行业八大发展趋势[J]. 模具制造. 2014(09)
[6]柔性结构铣削时滞工艺系统的稳定性理论与实验研究[J]. 张小俭,熊蔡华. 机械工程学报. 2014(10)
[7]球头铣刀柔性铣削力建模与仿真[J]. 隋秀凛,孙全颖,张学伟,张广雷. 自动化技术与应用. 2014(04)
[8]“十二五”汽车模具发展趋势[J]. 模具工业. 2012(02)
[9]圆角铣削颤振稳定域建模与仿真研究[J]. 李忠群,刘强. 机械工程学报. 2010(07)
[10]刀具变形引起的球头铣刀加工误差建模[J]. 张臣,周来水,安鲁陵,周儒荣. 南京航空航天大学学报. 2008(01)
博士论文
[1]汽车覆盖件模具铣削动力学性能与加工误差控制研究[D]. 李荣义.哈尔滨理工大学 2018
[2]五轴机床误差的铣削加工测量方法[D]. 胡维鑫.浙江大学 2018
[3]多硬度拼接淬硬钢铣削动力学研究[D]. 王扬渝.浙江工业大学 2013
[4]铣削动力学—稳定性分析方法与应用[D]. 丁烨.上海交通大学 2011
[5]基于铣削力建模的复杂曲面加工误差补偿研究[D]. 曹清园.山东大学 2011
[6]虚拟数控铣削物理仿真关键技术研究[D]. 隋秀凛.哈尔滨工程大学 2011
[7]复杂切削条件高速铣削加工动力学建模、仿真与切削参数优化研究[D]. 李忠群.北京航空航天大学 2008
[8]数控铣削加工物理仿真关键技术研究[D]. 张臣.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]多硬度拼接淬硬钢铣削过程稳定性研究[D]. 冯磊.哈尔滨理工大学 2018
[2]多硬度结构淬硬钢的铣削力仿真与稳定性分析[D]. 朱海军.浙江工业大学 2017
[3]汽车覆盖件拼接模具硬态铣削过程动态特性研究[D]. 张海涛.哈尔滨理工大学 2017
[4]薄壁件铣削加工振动分析以及变形预测[D]. 刘均.西南交通大学 2016
[5]球头铣刀斜平面加工的动态加工误差分析[D]. 马景伍.大连理工大学 2016
[6]薄壁件铣削稳定性与动态加工误差研究[D]. 刘彪.北京理工大学 2015
[7]拼接淬硬钢铣削过程数值模拟及稳定性研究[D]. 周浩东.浙江工业大学 2013
[8]拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究[D]. 吴俊谦.浙江工业大学 2012
[9]球头铣刀铣削力建模及仿真关键技术研究[D]. 李洪江.南京航空航天大学 2006
本文编号：3200932
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 铣削力模型国内外研究现状
1.2.2 铣削动力学建模国内外研究现状
1.2.3 加工误差国内外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
第2章 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削力建模
2.1 球头铣刀的数学模型
2.1.1 球头铣刀的几何模型
2.1.2 球头铣刀切削刃运动轨迹
2.2 瞬时切削厚度模型
2.2.1 考虑刀具倾角的瞬时切削厚度模型
2.2.2 工件曲面特征对瞬时切削厚度的影响
2.2.3 球头刀铣削曲面的瞬时切削厚度模型
2.2.4 球头刀铣削曲面拼接区的瞬时切削厚度模型
2.3 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削力建模
2.3.1 瞬时刚性铣削力模型
2.3.2 淬硬钢曲面拼接区动态铣削力建模
2.4 本章小结
第3章 淬硬钢模具曲面拼接区的铣削振动建模
3.1 动态铣削动力学建模
3.1.1 瞬时动态切削厚度建模
3.1.2 动态铣削动力学建模
3.2 考虑时滞变化的动力学建模
3.3 曲面拼接区的铣削振动建模
3.4 本章小结
第4章 刀具变形和冲击振动对加工误差的影响分析
4.1 球头铣刀受力变形分析
4.2 球头刀铣削让刀误差分析
4.2.1 考虑刀具变形的切削刃运动轨迹
4.2.2 球头刀变形引起的让刀误差分析
4.3 冲击振动引起的加工误差的分析
4.3.1 考虑冲击振动的切削刃运动轨迹
4.3.2 冲击振动引起的加工误差分析
4.4 本章小结
第5章 拼接模具球头刀铣削实验
5.1 铣削参数辨识实验
5.1.1 铣削力参数求解方法
5.1.2 铣削力参数辨识实验
5.1.3 铣削加工系统的模态实验
5.2 铣削实验条件及实验设计
5.2.1 铣削实验条件
5.2.2 铣削实验设计
5.3 铣削实验数据分析
5.3.1 变主轴转速的加工误差数据分析
5.3.2 变每齿进给量的加工误差数据分析
5.3.3 变轴向切深的加工误差数据分析
5.4 模型仿真与实验数据的对比分析
5.4.1 铣削力模型的验证
5.4.2 铣削动力学模型的验证
5.4.3 铣削加工误差模型的验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多硬度拼接淬硬钢铣削动力学分析[J]. 岳彩旭,冯磊,高海宁,朱磊,张海涛,刘献礼. 振动.测试与诊断. 2018(03)
[2]覆盖件模具曲面曲率特征对球头刀铣削力的影响[J]. 吴石,杨琳,刘献礼,郑敏利,李荣义,王广越. 机械工程学报. 2017(13)
[3]基于自适应采样的曲面加工误差在机测量方法[J]. 吴石,李荣义,刘献礼,边立健,王洋洋. 仪器仪表学报. 2016(01)
[4]薄壁件铣削稳定性研究[J]. 金鑫,祁斌,姜尚磊,孙玉文. 机械工程师. 2015(10)
[5]汽车模具行业八大发展趋势[J]. 模具制造. 2014(09)
[6]柔性结构铣削时滞工艺系统的稳定性理论与实验研究[J]. 张小俭,熊蔡华. 机械工程学报. 2014(10)
[7]球头铣刀柔性铣削力建模与仿真[J]. 隋秀凛,孙全颖,张学伟,张广雷. 自动化技术与应用. 2014(04)
[8]“十二五”汽车模具发展趋势[J]. 模具工业. 2012(02)
[9]圆角铣削颤振稳定域建模与仿真研究[J]. 李忠群,刘强. 机械工程学报. 2010(07)
[10]刀具变形引起的球头铣刀加工误差建模[J]. 张臣,周来水,安鲁陵,周儒荣. 南京航空航天大学学报. 2008(01)
博士论文
[1]汽车覆盖件模具铣削动力学性能与加工误差控制研究[D]. 李荣义.哈尔滨理工大学 2018
[2]五轴机床误差的铣削加工测量方法[D]. 胡维鑫.浙江大学 2018
[3]多硬度拼接淬硬钢铣削动力学研究[D]. 王扬渝.浙江工业大学 2013
[4]铣削动力学—稳定性分析方法与应用[D]. 丁烨.上海交通大学 2011
[5]基于铣削力建模的复杂曲面加工误差补偿研究[D]. 曹清园.山东大学 2011
[6]虚拟数控铣削物理仿真关键技术研究[D]. 隋秀凛.哈尔滨工程大学 2011
[7]复杂切削条件高速铣削加工动力学建模、仿真与切削参数优化研究[D]. 李忠群.北京航空航天大学 2008
[8]数控铣削加工物理仿真关键技术研究[D]. 张臣.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]多硬度拼接淬硬钢铣削过程稳定性研究[D]. 冯磊.哈尔滨理工大学 2018
[2]多硬度结构淬硬钢的铣削力仿真与稳定性分析[D]. 朱海军.浙江工业大学 2017
[3]汽车覆盖件拼接模具硬态铣削过程动态特性研究[D]. 张海涛.哈尔滨理工大学 2017
[4]薄壁件铣削加工振动分析以及变形预测[D]. 刘均.西南交通大学 2016
[5]球头铣刀斜平面加工的动态加工误差分析[D]. 马景伍.大连理工大学 2016
[6]薄壁件铣削稳定性与动态加工误差研究[D]. 刘彪.北京理工大学 2015
[7]拼接淬硬钢铣削过程数值模拟及稳定性研究[D]. 周浩东.浙江工业大学 2013
[8]拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究[D]. 吴俊谦.浙江工业大学 2012
[9]球头铣刀铣削力建模及仿真关键技术研究[D]. 李洪江.南京航空航天大学 2006
本文编号：3200932
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