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考虑刀具磨损的拼接模具铣削力建模及实验研究
| 论文题名： | 考虑刀具磨损的拼接模具铣削力建模及实验研究 |
| 关键词： | 汽车零部件;淬硬钢模具;铣削加工;刀具磨损;铣削力;振动特性 |
| 摘要： | 随着汽车零部件表面的日益复杂多样，会导致模具型腔出现大量的凸凹、沟槽等结构，对零件采用整体加工时会使型腔受损;容易出现拉毛拉裂、磨损严重等问题。通常，在铣削加工中为了克服模具设计和加工制造、装配存在的困难，多采用镶块式模件拼接后整体加工。但是在加工过程中由于在拼接处存在硬度差，对产生的铣削力会产生复杂变化，这些变化会在短期内导致刀具磨损和铣削振动增加等。基于以上问题，本文主要对考虑刀具磨损的拼接模具铣削力进行建模及实验研究，定量的预测不同刀具磨损下的铣削力，同时通过淬硬钢拼接模具铣削实验进行刀具磨损对铣削力及振动特性的影响研究，为复杂形状零件的加工提供基础理论。主要内容如下: 结合金属切削原理和力学模型理论，基于剪切力模型和摩擦效应力模型建立了单一硬度的球头刀铣削力模型。模型主要考虑了实际加工中球头刀后刀面磨损。利用平均铣削力法对相同材料、不同硬度下的淬硬钢铣削力系数进行识别。同时也是不同硬度的拼接模具过缝处铣削力模型的建模基础。 在考虑球头刀后刀面磨损的模型的基础上，建立了基于拼接过缝处的球头刀铣削力模型。由于球头刀切削拼接过缝区时存在二次的切入和切出，为此，在该模型中引入了过缝处存在的冲击力。对球头刀铣削过程划分成不同的区域，然后在不同的铣削区域计算切削厚度，最后通过将铣削力轴向微元积分得到铣削力合力。 运用Matlab仿真软件对所建立的考虑刀具磨损的铣削力模型进行预测，并且进行了拼接淬硬钢球头刀铣削力实验，进而验证所建铣削力模型的准确性。分析了在相同材料硬度下，不同的球头刀刀具磨损下的铣削力的变化规律;同时，也分析了刀具磨损对拼接过缝处的铣削力的影响规律。 研究球头刀后刀面磨损对铣削过程振动特性的影响规律。选取振动加速度、振动波形信号及振动加速度频谱定量的分析了不同刀具磨损对多硬度拼接模具振动特性的变化规律，对比不同硬度区域和过缝区域的振动信号，讨论引起铣削振动的内在原因。研究结果为球头刀铣削过程刀具磨损的研究和控制以及改善铣削加工稳定性理论依据和基础。 |
| 作者： | 朱磊 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 岳彩旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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