高速铣削RoyAlloy模具钢铣削力及表面质量研究
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高速铣削技术具有高效率、低能耗和高质量等优势,近年来得到了飞速的发展。RoyAlloy作为一种新型的模具钢近年来得到广泛的应用,但由于高速铣削RoyAlloy模具钢尚没有相对完整的铣削参数数据库可供选择,不能充分发挥其优越性。本文根据五轴数控机床的特点,针对球头立铣刀高速铣削RoyAlloy模具钢的过程,研究铣削参数的变化对铣削力及表面质量的影响,建立铣削力及表面质量预测模型,为合理选用铣削参数提供依据。通过铣削力试验,分析铣削参数对铣削力的影响规律,建立了铣削力的预测模型,经验证其有良好的显著性,可用于预测铣削力。通过表面粗糙度试验,分析铣削参数对表面粗糙度的影响规律。结果表明粗糙度受各铣削参数影响由大到小依次是:ae>βn>βf>ap>fz>n;推导出表面粗糙度预测模型并对其进行验证。通过表面加工硬化试验,得出较优的铣削参数组合为:ae>βn>n>fz>βf>ap;建立表面加工硬化预测模型并验证了方程的精确性。以工件表面粗糙度和表面加工硬化程度最小为目标,建立优化模型,并使用改进型非劣分类遗传算法求解,得到较优铣削参数:n=20000r/min、fz=0.14mm/z、ap=0.05mm、ae=0.25mm、βf=40°、βn=40°。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第9-15页 |
1.1 课题研究背景 | 第9页 |
1.2 高速铣削技术 | 第9-10页 |
1.3 RoyAlloy模具钢简介 | 第10-11页 |
1.4 研究现状 | 第11-13页 |
1.4.1 球头铣刀刀具位姿的研究 | 第11页 |
1.4.2 铣削力的研究 | 第11-12页 |
1.4.3 表面质量的研究 | 第12-13页 |
1.4.4 铣削参数优化 | 第13页 |
1.5 主要内容及技术路线 | 第13-15页 |
1.5.1 主要内容 | 第13-14页 |
1.5.2 技术路线 | 第14-15页 |
第2章 铣削力试验与建模 | 第15-37页 |
2.1 刀具位姿简介 | 第15-17页 |
2.1.1 刀具位姿的转换 | 第16-17页 |
2.2 铣削参数对铣削力影响的试验 | 第17-22页 |
2.2.1 试验因素的确定 | 第17-18页 |
2.2.2 试验条件 | 第18-20页 |
2.2.3 正交试验设计 | 第20-22页 |
2.3 试验数据处理及分析 | 第22-27页 |
2.3.1 数据处理 | 第22-25页 |
2.3.2 试验结果的极差分析 | 第25-27页 |
2.4 铣削力建模 | 第27-35页 |
2.4.1 建模方法的确定 | 第28-29页 |
2.4.2 铣削力建模 | 第29-35页 |
2.4.3 铣削力预测模型的验证 | 第35页 |
2.5 本章小结 | 第35-37页 |
第3章 表面质量研究 | 第37-49页 |
3.1 表面粗糙度试验 | 第37-39页 |
3.1.1 试验记录 | 第37-38页 |
3.1.2 试验结果分析 | 第38-39页 |
3.2 表面粗糙度建模 | 第39-41页 |
3.2.1 表面粗糙度建模 | 第39-40页 |
3.2.2 表面粗糙度预测模型的验证 | 第40-41页 |
3.3 加工硬化产生原因 | 第41页 |
3.4 加工硬化的评价指标 | 第41-42页 |
3.5 表面加工硬化的测量 | 第42-46页 |
3.5.1 测量方法 | 第42-43页 |
3.5.2 测量设备 | 第43页 |
3.5.3 表面显微维氏硬度的测量及数据记录 | 第43-45页 |
3.5.4 试验结果分析 | 第45-46页 |
3.6 表面加工硬化建模 | 第46-48页 |
3.6.1 表面加工硬化建模 | 第46-47页 |
3.6.2 表面加工硬化预测模型的验证 | 第47-48页 |
3.7 本章小结 | 第48-49页 |
第4章 铣削参数优化 | 第49-58页 |
4.1 遗传算法介绍 | 第49-51页 |
4.2 Pareto最优解理论 | 第51页 |
4.3 铣削参数优化的模型 | 第51-53页 |
4.3.1 优化变量 | 第51页 |
4.3.2 约束条件 | 第51-52页 |
4.3.3 目标函数 | 第52-53页 |
4.4 基于MATLAB优化工具箱求解优化问题 | 第53-57页 |
4.4.1 优化问题的求解 | 第53页 |
4.4.2 优化结果分析 | 第53-57页 |
4.5 优化结果验证 | 第57页 |
4.6 本章小结 | 第57-58页 |
结论 | 第58-59页 |
参考文献 | 第59-63页 |
附录 | 第63-64页 |
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果 | 第64-65页 |
致谢 | 第65页 |
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