本文選題：表面形貌 + 球頭銑刀��； 參考：《浙江大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：本文結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“復(fù)雜空氣分離類成套裝備超大型化與低能耗化的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”課題“關(guān)鍵部件高強(qiáng)度大構(gòu)件保質(zhì)制造技術(shù)”(編號(hào)：2011CB706505)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于功能-結(jié)構(gòu)并行分解的公差設(shè)計(jì)理論與方法”(51275464),開(kāi)展了零件表面的多尺度建模、銑削過(guò)程的幾何與物理建模、銑削表面形貌的多尺度仿真、基于離散模態(tài)系數(shù)的銑削表面形貌表征等方面的研究。第1章：綜述了零件表面形貌多尺度表征、加工過(guò)程建模、銑削表面形貌仿真的研究現(xiàn)狀,分析了課題的研究背景和意義,給出了本課題的研究?jī)?nèi)容和總體框架。第2章：構(gòu)建了零件表面多尺度誤差的表征數(shù)學(xué)模型；提出了基于改進(jìn)離散模態(tài)分解法(IDMD)的誤差表面多尺度建模方法,即通過(guò)理想表面的多尺度網(wǎng)格劃分、單位化幅值場(chǎng)向量的生成、幾何誤差系數(shù)的生成、尺寸誤差系數(shù)的生成、不同尺度誤差的融合,實(shí)現(xiàn)零件誤差表面的多尺度建模,同時(shí)達(dá)到計(jì)算時(shí)間與精度的平衡。第3章：不同公差原則下,零件表面形貌的多尺度表征模型中各誤差系數(shù)將大為不同。針對(duì)上述問(wèn)題,本章提出了各公差原則下零件表面模型幾何誤差與尺寸誤差系數(shù)的生成方法,實(shí)現(xiàn)了零件公差信息與幾何模型的統(tǒng)一。第4章：通過(guò)研究考慮定位面幾何誤差影響條件下的定位誤差計(jì)算方法,分析機(jī)床幾何誤差、主軸誤差、工藝參數(shù)引起的誤差等多源誤差對(duì)零件精度的耦合機(jī)理,提出了多源誤差耦合作用下的刀具-零件接觸準(zhǔn)則,構(gòu)建了加工過(guò)程的幾何及物理模型；基于球頭銑刀的準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型,利用刀具的準(zhǔn)靜態(tài)變形與動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)修正零件加工過(guò)程幾何模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)銑削表面形貌的多尺度仿真；最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本章所提出的方法。第5章：通過(guò)仿真分析不同切削條件下的銑削表面形貌,揭示了不同切削參數(shù)對(duì)銑削表面粗糙度Ra的影響規(guī)律；提出了一種基于離散模態(tài)系數(shù)的銑削表面形貌的表征方法,該方法能夠反映刀具殘留輪廓的不規(guī)則程度,同時(shí)能夠更加直觀表征切削參數(shù)與零件表面形貌的關(guān)系。第6章：基于MATLAB開(kāi)發(fā)了球頭刀5軸銑削表面形貌多尺度預(yù)測(cè)與分析系統(tǒng);以MIKRON UCP 600五軸銑床為例對(duì)本文所涉及的機(jī)床幾何誤差、切削力系數(shù)、刀具的振動(dòng)模態(tài)參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量。第7章：總結(jié)了本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn),對(duì)今后的研究工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:This paper, based on the national key basic research and development plan project, "key scientific problems of supersize and low energy consumption of complex air separation equipment," "key components of high strength and large component conservation manufacturing technology" (number: 2011CB706505) and National Natural Science Foundation Project "based on functional structure parallel decomposition of the public The theory and method of differential design (51275464), the multi-scale modeling of parts surface, geometric and physical modeling of milling process, multi-scale simulation of milling surface morphology, and surface morphology characterization of milling surface based on discrete modal coefficients are studied. The first chapter is a review of multi scale characterization of surface morphology, modeling and milling of machining process. The research background and significance of the surface topography simulation are analyzed. The research content and general framework of this topic are given. Second chapter: the mathematical model of multi-scale error characterization of the parts surface is constructed; a multi-scale modeling method based on the improved discrete modal decomposition method (IDMD) is proposed, that is, through the ideal table. The multiscale mesh division of the surface, the generation of the unit amplitude field vector, the generation of the geometric error coefficient, the generation of the dimension error coefficient and the fusion of the different scale errors, the multi-scale modeling of the parts error surface is realized, and the balance of the calculation time and the precision is achieved. The third chapter: the multi scale table of the surface morphology of the parts under the principle of different tolerance. Each error coefficient in the model will be greatly different. In this chapter, the method of generating the geometric error and the dimension error coefficient of the surface model of parts under the principle of tolerance is put forward, and the integration of the tolerance information and the geometric model of the parts is realized. The fourth chapter: the calculation of the location error in the condition of the geometric error of the positioning surface is calculated. Method, the coupling mechanism of multi source error, such as geometric error of machine tool, spindle error, error caused by process parameters, and the coupling principle of tool parts under the coupling of multi source error is proposed, and the geometric and physical model of machining process is constructed, and the quasi static and dynamic structural model based on the ball end milling cutter is used to make use of the tool. The geometric model of the part machining process is corrected by the quasi static deformation and dynamic displacement response. The multi-scale simulation of the surface morphology of the milling surface is realized. Finally, the method proposed in this chapter is verified by the experiment. Fifth chapter: through the simulation analysis of the milling surface morphology under different cutting conditions, the surface roughness of different cutting parameters is revealed to the milling surface roughness. The influence law of Ra is presented. A method of characterization of milling surface topography based on discrete modal coefficients is proposed. This method can reflect the irregular degree of the tool residual contour, and can more intuitively characterize the relationship between the cutting parameters and the surface morphology of the parts. In the sixth chapter, the multi-scale surface topography of the 5 axis milling of the ball head cutter is developed. The MIKRON UCP 600 five axis milling machine is taken as an example to measure the geometric error of the machine tool, the cutting force coefficient and the vibration modal parameters of the tool. The seventh chapter is a summary of the main research contents and innovation points in this paper, and the future research work is prospected.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG54

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本文編號(hào)：1987176