弯管内表面铣削加工质量仿真及实验研究

发布时间：2022-02-08 23:28

　　社会生产对能源需求的不断增大使核电行业有了迅速的发展,而作为核岛内七大关键设备之一的核电主管道,起着防止放射性物质外泄、输送含有放射性物质的压力水和保持压力边界完整性的功能,这就对管道的内外表面加工质量就提出了较高的技术要求（内表面加工质量精度要求达到Ra3.2μm）。该部件属于大长径比管道结构特征,采取传统加工方法刀具与工件容易发生干涉,且刀具伸入过长刚性会不足,切削状态亦不稳定,因而开展其加工质量研究具有重大意义。本课题组前期工作中已经完成了一套内置导轨弯管内表面铣削加工装置设计。本文就是以该装置为原型,在充分分析其设计方案及设备加工工艺特点的基础上,将影响球头铣刀铣削加工弯管内表面质量的因素（主要是几何因素）纳入该设计方案可实现的表面加工质量仿真建模考虑中。通过研究表面形貌仿真算法和弯管内表面粗糙度值Ra的计算方法,构建了内表面加工质量预测的仿真模型。仿真模型采用MATLAB编程计算和图形输出,并对仿真算法中刀刃离散点数、刀刃切削参与区域范围选取、最小时间步长等进行了优化,提高计算效率。随后通过等条件小区域数控铣削加工实验,模仿装置走刀特点,验证仿真模型的有效性。该数学模型可以方... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景与研究意义
    1.3 内置导轨弯管内表面铣削加工装置简介
        1.3.1 设计面向对象
        1.3.2 加工装置工作原理
        1.3.3 设计结果
    1.4 复杂曲面加工表面质量国内外研究现状
    1.5 论文主要工作
    1.6 本章小结
2 铣削加工表面质量影响因素分析以及评价标准
    2.1 铣削加工表面质量的影响因素
        2.1.1 铣削用量
        2.1.2 球头铣刀与工件基本几何尺寸
        2.1.3 球头铣刀刀轴倾斜角度
        2.1.4 球头铣刀材料与工件材料匹配
        2.1.5 其他影响因素
    2.2 铣削加工表面质量评价标准
        2.2.1 加工表面粗糙度参数的基本定义
        2.2.2 加工表面为曲面的粗糙度评价标准
    2.3 本章小结
3 球头铣刀铣削内表面微观形貌仿真数学建模
    3.1 铣削加工表面形成原理
    3.2 球头铣刀刀刃点的数学建模表达式
        3.2.1 球头铣刀刃形建模
        3.2.2 工件坐标系下的球头铣刀建模
        3.2.3 工件坐标系下的球头铣刀刀刃表达式
    3.3 本章小结
4 基于MATLAB的仿真数学模型的软件实现
    4.1 Z-map法铣削加工微观几何表面仿真计算
        4.1.1 Z-map法农面加工结果点云数据建模基本原理
        4.1.2 针对管道内表面铣削加工建模Z-map法点云数据模型构建的改进
        4.1.3 球头铣刀铣削加工主管道弯管内表面仿真计算步骤
        4.1.4 仿真建模优化算子
    4.2 铣削加工表面仿真建模粗糙度计算
    4.3 球头铣刀铣削加工表面质量建模算法
        4.3.1 建模编程语言的选择
        4.3.2 仿真程序计算步骤
    4.4 本章小结
5 球头铣刀铣削加工仿真数学模型的实验验
    5.1 实验设计思想
        5.1.1 球头铣刀铣削加工验证实验加工参数选取原则
        5.1.2 刀具加工轨迹选择方案
    5.2 仿真模型验证实验的准备
        5.2.1 铣削实验设备、球头铣刀和待加工工件
        5.2.2 工件装夹与安装位置测量
        5.2.3 实验设备主轴运动误差测量
        5.2.4 铣削加工曲面微观形貌观察与粗糙度测量仪器
        5.2.5 五轴数控铣削加工的UG建模与后处理
    5.3 铣削加工结果与仿真结果对比
        5.3.1 实际加工表面与仿真加工表面几何形貌特征对比
        5.3.2 实际加工表面与仿真加工表面粗糙度值Ra的对比
        5.3.3 结果对比分析
    5.4 本章小结
6 基于仿真模型的各因素对加工质量影响规律研究
    6.1 刀具进给速度对加工质量的影响
    6.2 间歇进给角度对加工质量的影响
    6.3 刀轴倾斜角度对加工质量的影响
    6.4 四种不同铣削方式下加工表面形貌特征变化
    6.6 进给方式对加工表面微观形貌的影响
    6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间学术论文发表情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]滑动轴承外径面表面粗糙度的数值模拟与分析[J]. 杨伟,樊文欣,金峰,范校尉,张光炯.  轴承. 2011(05)
[2]第三代AP1000核电主管道的研制[J]. 宋树康,刘志颖,郑建能,邓林涛,陈红宇.  大型铸锻件. 2011(01)
[3]基于点云的Z-map模型建立和应用[J]. 曹新林.  东莞理工学院学报. 2010(05)
[4]AP1000核电站主管道国产化研制进展[J]. 卢华兴.  上海金属. 2010(04)
[5]大直径深孔镗削加工的新方法[J]. 龚俊,王玮.  新技术新工艺. 2010(06)
[6]X70级φ1016mm热煨弯管角度及曲率半径控制[J]. 彭立山,付彦宏,赵志伟,张海波.  焊管. 2010(04)
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[8]基于响应曲面法的微细铣削表面粗糙度预报模型与试验研究[J]. 石文天,王西彬,刘玉德,刘志兵.  中国机械工程. 2009(20)
[9]Matlab语言的特点与应用[J]. 董君.  吉林省经济管理干部学院学报. 2009(05)
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硕士论文
[1]弯管内外表面数控铣削试验与内表面加工装置设计[D]. 孙建立.大连理工大学 2012
[2]无余量弯管工艺研究[D]. 邹双桂.上海交通大学 2008
[3]数控加工表面粗糙度的预测[D]. 张斌.西北工业大学 2007
[4]铣削加工表面微观几何形貌仿真及其应用研究[D]. 徐光月.西安理工大学 2007



本文编号：3615953