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原文传递柴油发动机缸体切削参数优化与切削数据库研究

论文题名：	柴油发动机缸体切削参数优化与切削数据库研究
关键词：	柴油发动机缸体;合金铸铁;切削参数;切削数据库;参数优化;三维建模
摘要：	随着现代制造技术的发展，汽车工业受到越来越多的关注，已成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。发动机是汽车的核心部件，而缸体作为汽车发动机最重要的零件之一，其制造工艺对整车的性能影响重大。切削参数是制造工艺的核心，切削参数优化对改善产品质量，降低加工成本，提高生产效率有重要意义。涵盖主要切削信息的切削数据库管理系统，是实现切削数据信息化集成管理，工厂车间无纸化办公的重要途径。　　本文围绕柴油发动机缸体用合金铸铁的铣削加工过程，针对不同加工要求开展切削参数的优化研究，并以优化后的切削参数为基础，开发切削数据库。主要研究工作如下: 　　(1)分析缸体粗加工过程中刀具磨损的情况，以降低刀具磨损和提高加工效率为目标优化切削参数。设计涂层硬质合金铣刀铣削合金铸铁的预实验，分析不同参数组合下刀具后刀面平均磨损量随金属去除体积的变化趋势，确定正交试验方案;利用扫描电镜和能量扩散谱仪(SEM-EDS)设备观察刀具磨损，得出氧化磨损、硬质点磨损、粘结磨损和扩散磨损是合金铸铁铣削过程中的主要磨损形式;根据正交实验结果，得到恒金属去除体积为30000mm3情况下刀具后刀面平均磨损量的预测模型;利用优化算法NSGA-Ⅱ对刀具磨损和加工时间进行多目标优化并验证预测模型和优化结果的准确性。　　(2)建立了缸体结合面球头铣削三维表面形貌预测模型，并利用广义回归拟合得到基于最小三维轮廓算术平均偏差Sba。的最优每齿进给量fz与径向切削深度ae比值。根据加工过程中的刀具轨迹，构造出基于MATLAB软件的三维仿真模型;根据仿真模型，利用响应曲面法设计仿真试验，得出球头铣削表面的三维轮廓算术平均偏差只与每齿进给量和径向切削深度有关，并随着二者的变化成正相关变化趋势的结论;在每齿进给量与径向切削深度不同乘积条件下利用广义回归拟合得到关于两者的比值(fz/ae)预测模型;结合数学原理推导出归一化乘积/比值预测函数，以最小Sba为目标，得到最优比值，指导生产。　　(3)结合缸体加工的实际情况和最优切削参数，设计并开发了切削数据库及其管理系统。在缸体的加工工艺系统分析和切削数据库需求分析的基础上，确定切削数据库及其管理系统的管理对象和管理模式，完成切削数据库的搭建及相应管理系统软件的开发。通过对系统的调试，验证切削信息管理、用户管理等主要操作的可行性，为实现生产企业的切削信息数字化管理提供帮助。　　本研究针对缸体不同加工方式下不同生产目标进行的切削参数优化可以为企业加工工艺的制定提供参考，所开发的切削数据库及其管理系统对企业信息化内部控制有重要作用。
作者：	石文浩
专业：	机械制造及其自动化
导师：	李剑峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文