高速铣削P20模具钢铣削力的试验及仿真
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高速切削技术具有高效率、低能耗和高质量等特点,近年来得到了迅猛发展。而由于高速铣削尚没有相对完整的铣削参数数据库可供选择,使其优越性不能得到充分发挥,因此通过实验研究球头铣刀的铣削参数对铣削力影响规律,建立精度较高的铣削力预测模型,对实际生产过程具有指导意义。本文以高速铣削P20模具钢时的铣削力为研究对象,以高速铣削试验为基础,对球头铣刀铣削力进行建模及仿真研究,主要完成以下工作:(1)针对球头铣刀铣削虚拟仿真现状,运用Pro/E软件建立了球头铣刀模型,用Deform-3D软件对高速铣削过程进行了仿真,并与试验值进行了比对,结果与试验结果具有较好的一致性。(2)在比对铣削力实测值与理论模型预测值的基础上,采用响应面法建立了高速铣削力预测模型,并对该模型进行显著性检验,以验证所建模型的准确性;通过极差分析,得到铣削参数对铣削力的影响程度。(3)分析了铣削速度、每齿进给量、轴向切深及径向切深等铣削参数对铣削力的影响规律。(4)研究了刀具姿态对铣削力的影响规律,得到了铣削平面时的最佳刀具姿态。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第9-19页 |
1.1 课题背景 | 第9-10页 |
1.2 高速切削及其特点 | 第10-11页 |
1.2.1 高速切削加工技术 | 第10页 |
1.2.2 高速切削加工特点 | 第10-11页 |
1.3 铣削力研究现状 | 第11-17页 |
1.3.1 铣削力模型 | 第11-15页 |
1.3.2 Deform-3D 软件切削力仿真 | 第15-16页 |
1.3.3 响应面法 | 第16页 |
1.3.4 刀具姿态 | 第16-17页 |
1.4 P20 模具钢高速铣削 | 第17-18页 |
1.4.1 P20 模具钢特性 | 第17页 |
1.4.2 主要存在的问题 | 第17-18页 |
1.5 主要研究内容 | 第18-19页 |
第2章 高速铣削力试验及仿真 | 第19-34页 |
2.1 响应面法试验设计 | 第19-20页 |
2.1.1 因子点、中心点以及轴向点 | 第19-20页 |
2.1.2 全因子设计 | 第20页 |
2.1.3 部分因子设计 | 第20页 |
2.1.4 中心复合设计 | 第20页 |
2.2 试验方案设计 | 第20-24页 |
2.2.1 试验设计选择 | 第21页 |
2.2.2 方案表的制定 | 第21-22页 |
2.2.3 铣削力试验 | 第22-24页 |
2.3 试验数据分析 | 第24-28页 |
2.3.1 数据处理 | 第24-26页 |
2.3.2 试验结果的极差分析 | 第26-27页 |
2.3.3 试验结果分析 | 第27-28页 |
2.4 基于 DEFORM-3D 软件的铣削力仿真 | 第28-33页 |
2.4.1 铣削模型的建立 | 第28页 |
2.4.2 cutting 模块设置 | 第28-29页 |
2.4.3 边界条件的设定 | 第29-30页 |
2.4.4 刀—屑间接触与摩擦模型 | 第30页 |
2.4.5 刀具磨损模型 | 第30-31页 |
2.4.6 切屑分离准则 | 第31页 |
2.4.7 Pre 设置 | 第31-32页 |
2.4.8 仿真结果 | 第32-33页 |
2.5 本章小结 | 第33-34页 |
第3章 球头铣刀高速铣削力模型的建立 | 第34-51页 |
3.1 球头铣刀高速铣削力建模方法 | 第34-35页 |
3.1.1 理论建模法 | 第34页 |
3.1.2 经验建模法 | 第34-35页 |
3.1.3 建模方法的确定 | 第35页 |
3.2 经验建模法的选取 | 第35-36页 |
3.2.1 回归分析法 | 第35页 |
3.2.2 人工神经网络法 | 第35-36页 |
3.2.3 响应面法 | 第36页 |
3.3 基于响应面法的高速铣削力模型的建立 | 第36-41页 |
3.3.1 响应面法函数表达式 | 第36-40页 |
3.3.2 基于响应面法的预测模型评价指标 | 第40-41页 |
3.4 回归系数的方差分析 | 第41-45页 |
3.5 铣削参数对铣削力的影响 | 第45-48页 |
3.6 铣削力预测模型的验证 | 第48-50页 |
3.7 本章小结 | 第50-51页 |
第4章 刀具姿态对铣削力的影响 | 第51-57页 |
4.1 刀具姿态定义 | 第51-52页 |
4.2 刀具姿态试验 | 第52-53页 |
4.3 试验结果 | 第53-56页 |
4.3.1 试验结果分析 | 第54-56页 |
4.3.2 试验结论 | 第56页 |
4.4 本章小结 | 第56-57页 |
结论 | 第57-58页 |
参考文献 | 第58-61页 |
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果 | 第61-62页 |
致谢 | 第62-63页 |
作者简介 | 第63页 |
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