本文關(guān)鍵詞：銑削加工穩(wěn)定性與刀具可靠性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：制造業(yè)是我們國家經(jīng)濟(jì)增長的支柱產(chǎn)業(yè),作為一個比較傳統(tǒng)的領(lǐng)域,它目前已經(jīng)建立了比較系統(tǒng)的理論體系,積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,機(jī)械制造業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn),迫使機(jī)械制造技術(shù)正在朝自動化、柔性化、精密化、信息化和智能化方向發(fā)展。銑削加工是應(yīng)用比較廣泛的加工方式,隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,對銑削加工的穩(wěn)定性、可靠性提出更高的要求。在實(shí)際銑削加工中,加工系統(tǒng)顫振和刀具失效是影響銑削加工效率、精度、質(zhì)量以及穩(wěn)定性和可靠性的重要因素。 因此,本課題從加工系統(tǒng)穩(wěn)定性及刀具可靠性兩個方面,以加工工藝參數(shù)優(yōu)化和提高刀具可靠性為主線,通過銑削加工系統(tǒng)顫振的分析、銑削加工成形過程的有限元分析、銑削刀具的狀態(tài)監(jiān)測以及刀具可靠性回歸分析,對銑削加工系統(tǒng)穩(wěn)定性和刀具可靠性問題進(jìn)行了研究。 首先,通過建立銑削過程動力學(xué)方程,基于ZOA法,利用模態(tài)試驗(yàn)與切削力系數(shù)辨識試驗(yàn),求解獲得了銑削加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖；并在此基礎(chǔ)上為了更深刻地研究金屬銑削原理以及刀具磨損,采用有限元分析方法,按多步建模的思想,對銑削加工過程進(jìn)行仿真模擬,獲得了銑削加工切屑形貌特征、切削力、切削溫度等切削特征參數(shù),并利用磨損子程序計算獲得刀具磨損量,按正交試驗(yàn)的方法分析討論了切削參數(shù)對刀具磨損的影響,分析發(fā)現(xiàn)進(jìn)給速度和切削厚度對刀具磨損影響較顯著,為實(shí)際加工中切削參數(shù)優(yōu)化與提高刀具壽命提供了理論幫助。其次,通過對聲發(fā)射能量、金屬切削參數(shù)、刀具磨損三者之間定量關(guān)系的討論,確定采用聲發(fā)射信號對金屬切削加工中刀具的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。在聲發(fā)射信號處理中,采用了小波包分析方法,通過對聲發(fā)射信號小波包分解、包絡(luò)分析、以及小波能量譜的分析,得出了刀具磨損的故障頻率特征,基于此特征開發(fā)了銑刀狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合刀具壽命試驗(yàn),通過切削過程聲發(fā)射信號的小波包分解,提取小波能量特征向量,并結(jié)合切削力,采用Logistic回歸模型對刀具可靠性進(jìn)行了評估。 通過以上研究,系統(tǒng)地分析了銑削加工系統(tǒng)穩(wěn)定性與刀具可靠性的問題,提出了提高銑削加工系統(tǒng)穩(wěn)定性與刀具可靠性的方法,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了研究成果的可行性。
【關(guān)鍵詞】：顫振 有限元分析 刀具磨損 聲發(fā)射 可靠性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究課題背景10-11
• 1.2 本課題相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 銑削加工穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 銑削加工有限元分析研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 刀具失效在線監(jiān)測研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 具可靠性評估方法研究現(xiàn)狀15
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容15-18
• 2 銑削加工穩(wěn)定性分析18-38
• 2.1 銑削顫振基本原理18-19
• 2.2 顫振穩(wěn)定性圖簡介19-20
• 2.3 動態(tài)銑削過程動力學(xué)建模20-26
• 2.3.1 動態(tài)銑削力建模20-22
• 2.3.2 動態(tài)切削厚度建模22-24
• 2.3.3 基于再生顫振原理的動態(tài)銑削力模型24-25
• 2.3.4 銑削加工顫振穩(wěn)定性計算25-26
• 2.4 銑削顫振穩(wěn)定性葉瓣圖的構(gòu)建26-33
• 2.4.1 基于模態(tài)實(shí)驗(yàn)的刀具-機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)識別26-29
• 2.4.2 銑削力系數(shù)辨識試驗(yàn)29-31
• 2.4.3 銑削穩(wěn)定性葉瓣圖31-33
• 2.5 銑削顫振穩(wěn)定性的試驗(yàn)驗(yàn)證33-37
• 2.6 小結(jié)37-38
• 3 銑削刀具磨損有限元分析38-54
• 3.1 DEFORM軟件介紹38-39
• 3.2 銑削過程有限元理論基礎(chǔ)39-45
• 3.2.1 剛-(粘)塑性有限元法39-41
• 3.2.2 材料本構(gòu)方程41-42
• 3.2.3 切屑分離準(zhǔn)則42
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分技術(shù)42-44
• 3.2.5 刀具-切屑摩擦模型44-45
• 3.2.6 熱力耦合分析技術(shù)45
• 3.2.7 刀具磨損模型45
• 3.3 銑削過程有限元仿真多步建模45-49
• 3.3.1 有限元幾何建模46-48
• 3.3.2 分析參數(shù)設(shè)置48-49
• 3.4 銑削有限元計算結(jié)果及分析49-53
• 3.4.1 切屑成形形貌預(yù)測49
• 3.4.2 切削力預(yù)測與驗(yàn)證49-50
• 3.4.3 切削應(yīng)力與溫度分布預(yù)測50-51
• 3.4.4 銑削加工參數(shù)對刀具磨損的影響51-53
• 3.5 小結(jié)53-54
• 4 基于聲發(fā)射的刀具狀態(tài)監(jiān)測54-72
• 4.1 金屬切削聲發(fā)射機(jī)理及其檢測技術(shù)54-57
• 4.1.1 聲發(fā)射基礎(chǔ)理論54-55
• 4.1.2 金屬切削聲發(fā)射機(jī)理55-56
• 4.1.3 銑削加工聲發(fā)射信號特點(diǎn)56-57
• 4.2 聲發(fā)射信號的小波包分析方法57-59
• 4.2.1 小波包的基本定義58-59
• 4.2.2 子空間的頻帶59
• 4.2.3 包絡(luò)分析59
• 4.3 銑削刀具磨損聲發(fā)射檢測試驗(yàn)59-62
• 4.3.1 試驗(yàn)方案60-61
• 4.3.2 聲發(fā)射檢測系統(tǒng)61-62
• 4.4 銑削刀具磨損聲發(fā)射信號采集與分析62-68
• 4.4.1 聲發(fā)射信號時域分析63-64
• 4.4.2 聲發(fā)射信號小波包分析64-68
• 4.5 銑刀狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)及現(xiàn)場驗(yàn)證68-71
• 4.5.1 銑刀狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)68-69
• 4.5.2 銑刀狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)證69-71
• 4.6 小結(jié)71-72
• 5 基于Logistic回歸模型的銑削刀具可靠性評估72-79
• 5.1 Logistic回歸模型72-73
• 5.2 具的可靠性建模及評估73-78
• 5.2.1 刀具壽命試驗(yàn)73-74
• 5.2.2 特征值提取74-77
• 5.2.3 Logistic回歸模型建模77-78
• 5.3 小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：477065