為了滿(mǎn)足渦旋壓縮機(jī)高效、節(jié)能、可靠的使用要求,渦旋型線(xiàn)的設(shè)計(jì)往往是幾種曲線(xiàn)的組合,這就使變截面渦旋盤(pán)成為一種變壁厚深腔類(lèi)零件,其銑削加工的難度比等截面渦旋盤(pán)更大。在加工設(shè)備確定的條件下,銑削參數(shù)的選擇是否合理成為決定渦旋盤(pán)加工質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵因素。本項(xiàng)研究選擇三段基圓漸開(kāi)線(xiàn)為變截面渦旋盤(pán)的型線(xiàn),在變截面渦旋盤(pán)正交銑削試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了基于銑削力、齒面粗糙度和銑削時(shí)間的參數(shù)優(yōu)化研究。(1)F_x、F_y、F_z三向銑削力的數(shù)據(jù)處理。為了處理變截面渦旋盤(pán)銑削過(guò)程中三向壓電式測(cè)力儀測(cè)量并記錄的幾十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù),本文提出了“模糊判定法”—在SPSS軟件中利用方差分析篩選出方差在?6內(nèi)的數(shù)據(jù),計(jì)算出正交銑削參數(shù)條件下的平均銑削力。(2)基于經(jīng)驗(yàn)公式建立了改進(jìn)的銑削力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,通過(guò)單因素響應(yīng)預(yù)測(cè)精確的得到了銑削參數(shù)分別對(duì)F_x、F_y、F_z的影響規(guī)律。利用處理好的銑削力數(shù)據(jù)建立了銑削力的多元非線(xiàn)性回歸預(yù)測(cè)模型和改進(jìn)的銑削力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,經(jīng)試驗(yàn)證明改進(jìn)的銑削力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更高的預(yù)測(cè)精度。以銑削力回歸模型的預(yù)測(cè)值為參考,用改進(jìn)的銑削力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)各銑削因素進(jìn)行了單因素響應(yīng)預(yù)測(cè),直觀的的反映出各銑削參數(shù)對(duì)F_x、F_y、F_z的影響規(guī)律。(3)建立了變截面渦旋盤(pán)齒面粗糙度的雙預(yù)測(cè)模型,精確的得到了各銑削因素對(duì)齒面粗糙度的影響程度。首先,利用正交銑削試驗(yàn)條件下的銑削參數(shù)和相應(yīng)的粗糙度值建立齒面粗糙度的多元非線(xiàn)性回歸模型和改進(jìn)的齒面粗糙度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。結(jié)合兩種模型的優(yōu)點(diǎn),建立了變截面渦旋盤(pán)齒面粗糙度的雙預(yù)測(cè)模型。然后,用試驗(yàn)證明了粗糙度的雙預(yù)測(cè)模型比單一的預(yù)測(cè)模型具有更高的精確度,而且可以避免單一預(yù)測(cè)模型的離散誤差。最后,用齒面粗糙度的雙預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了單因素響應(yīng)預(yù)測(cè),直觀的表達(dá)出齒面粗糙度與銑削參數(shù)之間的映射關(guān)系。(4)以各個(gè)銑削參數(shù)的范圍為約束條件,以銑削合力最小,齒面粗糙度不大于0.8μm,工序銑削時(shí)間最短為目標(biāo)建立多目標(biāo)優(yōu)化模型。用遺傳算法在多目標(biāo)約束空間中尋優(yōu),得到了具體且最佳的銑削參數(shù)組合。當(dāng)a_p=1.65mm,f_z=0.18mm,n=3757r/min,a_e=0.74mm時(shí)達(dá)到的最佳銑削效果為F_H=186.27N,R_a=0.78μm,t_m=17.37s。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TG54;TH45
【部分圖文】：

針對(duì)變截面渦旋盤(pán)的型面復(fù)雜，加工的精度要求較高，銑削參數(shù)選取不明確的問(wèn)題，基于變截面渦旋盤(pán)銑削加工試驗(yàn)的研究分析，首先在理論上對(duì)變截面渦旋盤(pán)銑削加行分析，再用實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)建模、驗(yàn)證、仿真分析。主要內(nèi)容如下：（1）建立三段基圓變截面渦旋盤(pán)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行正交銑削試驗(yàn)。利用XK714數(shù)床對(duì)變截面渦旋盤(pán)進(jìn)行銑削加工試驗(yàn)，收集銑削加工過(guò)程中三向銑削力的數(shù)據(jù)并用S軟件處理數(shù)據(jù)，測(cè)量不同銑削參數(shù)條件下變截面渦旋盤(pán)齒側(cè)面的粗糙度值。（2）分別建立Fx、Fy、Fz的回歸預(yù)測(cè)模型和改進(jìn)的銑削力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。歸預(yù)測(cè)模型為預(yù)測(cè)方向，利用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分別表達(dá)銑削參數(shù)與三向銑削間的變化關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到銑削參數(shù)優(yōu)化的目的。（3）基于齒面粗糙度的經(jīng)驗(yàn)公式和優(yōu)化的粗糙度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立渦旋盤(pán)齒糙度的雙預(yù)測(cè)模型，精確的反映出粗糙度與銑削參數(shù)之間的映射關(guān)系，避免了單一模型造成的主觀誤差。（4）建立基于銑削力、表面粗糙度、工序銑削時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)的多目標(biāo)函數(shù)模型，遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，求解變截面渦旋盤(pán)最佳銑削參數(shù)。

a2=3.326，φ1=2π，φ2=4π，φ3=6π，由以上各公式分析可得旋盤(pán)的母線(xiàn)參數(shù)方程為 1 111 1os ( )sin0in ( )cosa aa a 1 1 1 2 1 2 1 2 11 21 1 1 2 1 2 1 2 1cos ( )sin ( )cossin ( )cos ( )sina a a a a aa a a a a a 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 os ( )sin ( )cos sin ( )cos ( )sin a a a a a a a a a a a a a a a a 3 三段漸開(kāi)線(xiàn)的基圓半徑；a1:第二段漸開(kāi)線(xiàn)的基圓半徑；φ:展二段漸開(kāi)線(xiàn)連接處的展角值；φ2:第二段與第三段漸開(kāi)線(xiàn)連線(xiàn)終點(diǎn)的展角值；生成三段基圓漸開(kāi)線(xiàn)變截面渦旋盤(pán)的母線(xiàn)，如圖 2.1 所示。

變截面渦旋盤(pán)的銑削試驗(yàn)及參數(shù)優(yōu)化研究分修正，內(nèi)壁型線(xiàn)的修正方程：11( )cos( )d2 2( ,0)2( )sin( )d2or ororR RaRa 方程：112( )cos( )d2 2( ,0)2( )sin( )d2or ororR RaRa 生成三段基圓漸開(kāi)線(xiàn)變截面渦旋盤(pán)的型線(xiàn)，如圖 2.2 所示。用開(kāi)線(xiàn)變截面渦旋盤(pán)的三維立體模型，如圖 2.3 所示。

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