本文關鍵詞：復雜曲面慢刀伺服車削數(shù)值模擬及工藝試驗研究

  更多相關文章： 慢刀伺服 復雜曲面 數(shù)值模擬 二次開發(fā) 預測 響應曲面 參數(shù)優(yōu)選

【摘要】：慢刀伺服技術(Slow tool servo,STS)是一種新型的精密車削加工技術,主要應用于各種復雜曲面的車削加工,具有較高的加工精度和效率。歐美國家對該技術進行了大量的研究,已經實現(xiàn)了工業(yè)應用。而國內(特別是大陸)相關的研究工作相對較晚,尚未形成加工能力。本文基于自主研發(fā)的慢刀伺服裝置,對復雜曲面慢刀伺服車削數(shù)值模擬和加工工藝開展了相關研究。首先,介紹了慢刀伺服技術的基本理論及研究現(xiàn)狀。針對其多用于復雜曲面加工的特點,對DEFORM-3D軟件進行了二次開發(fā)�；贚agrange分段線性插值理論,采用Fortran語言編寫運動控制子程序,通過讀取不同曲面的離散刀位點坐標,實現(xiàn)了對復雜曲面慢刀伺服車削過程的有限元模擬仿真。其次,采用二次開發(fā)的軟件,建立了表面粗糙度預測模型。選用Johnson-Cook(JC)材料本構方程、庫倫(Coulomb)摩擦力模型以及自適應網格劃分等準則建立了有限元仿真模型�；诒砻娲植诙鹊奈⒂^表現(xiàn),采用位移參數(shù)對加工后的表面粗糙度值進行了預測,同時初步分析了不同車削加工條件對表面粗糙度的影響,并通過相應的工藝試驗進行了驗證。預測結果也為下文試驗設計過程中因素的選取提供了依據(jù)。為了獲取更加合理的工藝參數(shù)從而提高加工質量,建立了加工工藝優(yōu)化模型�；陧憫娣�(RSM)以及前文預測結果,設計工藝試驗,建立了多元二次回歸分析模型,并對模型進行了優(yōu)化。采用優(yōu)化后的模型,分析了因素之間的交互作用以及對表面粗糙度的影響力大小。通過滿意度函數(shù)法進行優(yōu)化求解,得出了最優(yōu)工藝參數(shù)組合:刀具圓弧半徑0.88mm,進給速度5μm/r,背吃刀量5μm,主軸轉速200r/min,離散角2°。利用該組參數(shù)進行加工試驗,相比未優(yōu)化時的加工工件,表面質量有了較大的提高,證明了該模型的實用性。最后,建立了球面、漸進多焦點曲面兩種典型曲面的數(shù)學模型。通過慢刀伺服車削試驗,進一步驗證了前文的理論。
【關鍵詞】：慢刀伺服 復雜曲面 數(shù)值模擬 二次開發(fā) 預測 響應曲面 參數(shù)優(yōu)選
【學位授予單位】：南京農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG51
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 慢刀伺服車削技術原理及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 慢刀伺服車削基本原理11-12
• 1.2.2 慢刀伺服車削研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究目的及主要研究內容14-17
• 第二章 復雜曲面慢刀伺服車削數(shù)值模擬17-33
• 2.1 慢刀伺服數(shù)值模擬基礎理論17-18
• 2.1.1 有限元法17-18
• 2.1.2 DEFORM-3D軟件18
• 2.2 二次開發(fā)技術18-22
• 2.2.1 自定義數(shù)據(jù)19-20
• 2.2.2 二次開發(fā)模塊20-22
• 2.3 運動控制子程序開發(fā)22-32
• 2.3.1 速度計算22-26
• 2.3.2 刀觸點軌跡離散26-28
• 2.3.3 環(huán)曲面數(shù)據(jù)文件生成28-31
• 2.3.4 程序編譯31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 慢刀伺服車削表面粗糙度預測33-47
• 3.1 有限元建模33-39
• 3.1.1 剛塑性有限元理論及分析流程33-34
• 3.1.2 幾何模型34-35
• 3.1.3 材料本構方程35-37
• 3.1.4 網格劃分37-38
• 3.1.5 摩擦力模型38-39
• 3.1.6 分離準則39
• 3.2 表面粗糙度預測39-44
• 3.2.1 預測機理39-40
• 3.2.2 結果及分析40-44
• 3.3 試驗驗證44-45
• 3.3.1 試驗裝置44-45
• 3.3.2 試驗結果45
• 3.4 本章小結45-47
• 第四章 慢刀伺服車削工藝優(yōu)化47-59
• 4.1 響應曲面法簡介47-48
• 4.2 試驗設計及試驗結果48-51
• 4.2.1 試驗設計48-50
• 4.2.2 試驗結果50-51
• 4.3 響應曲面法建模及模型優(yōu)化51-53
• 4.3.1 模型建立51-52
• 4.3.2 模型優(yōu)化52-53
• 4.4 結果分析與討論53-58
• 4.4.1 模型檢驗53-55
• 4.4.2 交互項分析55
• 4.4.3 擾動分析55-56
• 4.4.4 參數(shù)優(yōu)化及試驗驗證56-58
• 4.5 本章小結58-59
• 第五章 典型曲面慢刀伺服車削試驗59-67
• 5.1 慢刀伺服數(shù)控工藝軟件59
• 5.2 球面加工試驗59-61
• 5.2.1 工件尺寸及工藝參數(shù)59-60
• 5.2.2 加工結果與分析60-61
• 5.3 漸進多焦點曲面加工試驗61-65
• 5.3.1 漸進多焦點曲面數(shù)學模型61-64
• 5.3.2 工件尺寸及工藝參數(shù)64-65
• 5.3.3 加工結果與分析65
• 5.4 本章小結65-67
• 第六章 總結與展望67-69
• 6.1 工作總結67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文75

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本文編號：777010