本文關(guān)鍵詞：曲面模具的加工及測量誤差研究

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【摘要】：在現(xiàn)代數(shù)字化制造不斷發(fā)展的新時代，制造業(yè)向高效、高精方向發(fā)展，其中模具制造是整個制造業(yè)的重要指標(biāo)，體現(xiàn)著國家的工業(yè)是否發(fā)達(dá)，自由曲面模具的加工制造，有著十分廣闊的市場，但自由曲面的幾何特性非常復(fù)雜，自由曲面零件的加工不僅要求加工工藝效率高、精度高、自動化程度高，而且要求檢測方法高效、高精。對于已加工好的模具需要通過三坐標(biāo)測量機(jī)測量其表面精度，只有模具的精度符合標(biāo)準(zhǔn)才能保證在后續(xù)的使用中更加安全、穩(wěn)定，但不論是加工的誤差還是測量的誤差都將影響模具的最終精度，因此，對曲面的加工及測量誤差的研究就尤為重要。 本文從對曲面加工過程中銑刀運動變化所產(chǎn)生誤差的分析入手，就減小誤差的方法進(jìn)行了簡單介紹，根據(jù)球頭銑刀的幾何特征，考慮到在實際加工中球頭銑刀的加工環(huán)境、銑削參數(shù)等與銑削面積對切削力的影響，，參照現(xiàn)有的球頭銑刀切削力模型，分析切削力系數(shù)求解方法提出參數(shù)求解公式，用z/R的一次多項式來計算切削力系數(shù)；應(yīng)用有限元軟件輔助分析驗證切削力模型準(zhǔn)確性，應(yīng)用軟件對球頭銑刀的靜力、模態(tài)進(jìn)行分析，分析外力作用時銑刀的振動頻率，與實際加工中的振動頻率相比較，避免共振的發(fā)生。 在測量誤差研究方面，介紹了現(xiàn)階段獲取零件表面信息的測量技術(shù)方法，要對一個復(fù)雜的零件進(jìn)行測量，數(shù)字化處理是一件耗時且易出錯的工作，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，獲取工件表面信息的技術(shù)方法也日新月異,現(xiàn)階段獲取零件表面信息的測量技術(shù)方法主要有兩種：接觸式和非接觸式。針對接觸式測量以三坐標(biāo)測量機(jī)為介紹重點，包括結(jié)構(gòu)和測量原理等，對模具的表面數(shù)據(jù)應(yīng)用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量；深入分析傳統(tǒng)的測頭半徑補(bǔ)償方法，在分析傳統(tǒng)的半徑補(bǔ)償基礎(chǔ)上，總結(jié)各方法的優(yōu)點與不足，提出新的測頭半徑補(bǔ)償方法，使用軟件測量模具實體模型的表面點，并用補(bǔ)償方法對已測數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的結(jié)果與三坐標(biāo)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證補(bǔ)償方法可行性。
【關(guān)鍵詞】：曲面模具 球頭銑刀 切削力模型 三坐標(biāo)測量機(jī) 測頭半徑補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG76;TH16;TG806
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀及趨勢11-14
• 1.2.1 切削力國內(nèi)外研現(xiàn)狀與動態(tài)11-13
• 1.2.2 三坐標(biāo)補(bǔ)償國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與動態(tài)13-14
• 1.3 本課題的研究意義與主要內(nèi)容14-17
• 1.3.1 課題來源及研究意義14-16
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4 論文章節(jié)安排與結(jié)構(gòu)17-19
• 2 球頭銑刀切削力模型研究19-35
• 2.1 數(shù)控加工存在的誤差19-21
• 2.2 球頭銑刀的幾何特征21-24
• 2.3 球頭銑刀切削力的影響因素24-26
• 2.3.1 刀具切削刃表示24
• 2.3.2 刀具加工方向表示24-25
• 2.3.3 徑向未變形切削厚度25-26
• 2.4 球頭銑刀銑削曲面過程的受力分析26-29
• 2.4.1 切削力模型26-28
• 2.4.2 瞬時切削合力28
• 2.4.3 每轉(zhuǎn)平均切削力28-29
• 2.5 切削力系數(shù)模型參數(shù)求解29-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3.球頭銑刀切削力計算與有限元分析35-50
• 3.1 切削力實驗條件和原理35-39
• 3.1.1 實驗結(jié)果與系數(shù)計算36-37
• 3.1.2 切削力模型實驗驗證37-39
• 3.2 有限元仿真實驗分析39-45
• 3.2.1 球頭立銑刀幾何模型建立39-40
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分40
• 3.2.3 設(shè)定邊界條件40-41
• 3.2.4 切削力仿真41-43
• 3.2.5 切削力驗證結(jié)論43-45
• 3.3 銑刀靜力、模態(tài)分析45-49
• 3.3.1 銑刀參數(shù)選擇45
• 3.3.2 劃分網(wǎng)格及施加邊界條件45-47
• 3.3.3 模態(tài)分析47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 復(fù)雜曲面測量精度的研究50-67
• 4.1 曲面的測量方法50-54
• 4.1.1 接觸測量方法51-52
• 4.1.2 非接觸測量方法52-53
• 4.1.3 光學(xué)測量53
• 4.1.4 復(fù)雜曲面測量技術(shù)之比較53-54
• 4.2 三坐標(biāo)測量機(jī)概述54-58
• 4.2.1 測量機(jī)主體56
• 4.2.2 電氣系統(tǒng)56-57
• 4.2.3 探測系統(tǒng)57-58
• 4.2.4 測量軟件58
• 4.3 CMM 測量方式58-61
• 4.3.1 點位觸發(fā)式58-59
• 4.3.2 連續(xù)掃描式59-60
• 4.3.3 測量規(guī)劃問題概述60-61
• 4.4 三坐標(biāo)測量實例分析61-66
• 4.4.1 建立統(tǒng)一坐標(biāo)系61-62
• 4.4.2 測量規(guī)劃62-64
• 4.4.3 模具的檢測點采集64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 5 CMM 曲面測量誤差分析及減小辦法67-79
• 5.1 CMM 測量存在的誤差67-68
• 5.1.1 測量機(jī)自身誤差對測量結(jié)果的影響67
• 5.1.2 測頭誤差對測量結(jié)果的影響67-68
• 5.1.3 操作人員測量水平對測量結(jié)果的影響68
• 5.2 CMM 測頭半徑補(bǔ)償68-72
• 5.2.1 CMM 測頭半徑補(bǔ)償原理68-69
• 5.2.2 二維自動補(bǔ)償69-71
• 5.2.3 三維自動補(bǔ)償71-72
• 5.3 基于球面的微平面半徑補(bǔ)償方法72-78
• 5.3.1 方法原理72-73
• 5.3.2 補(bǔ)償方法驗證73-74
• 5.3.3 補(bǔ)償誤差對比分析74-77
• 5.3.4 精度分析與比較77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 6 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果85-86
• 致謝86-87

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊勝培;復(fù)雜曲面數(shù)控加工的若干基礎(chǔ)技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2009年

本文編號：632421