环铣刀加工淬硬钢模具拐角的表面粗糙度分析及预测模型

摘要

汽车覆盖件模具是汽车制造水平的标志，其主要加工难点是硬度高、构形复杂、表面精度要求高。型腔拐角作为汽车覆盖件模具的典型结构之一，其表面粗糙度是衡量模具型腔型面加工质量的重要指标。
　　本文采用环铣刀加工型腔拐角，较之球头铣刀的点接触、窄行加工特点，环形铣刀接触面积大，刀具刚性高，可有效减少工时，提高切削效率获得更高的表面加工精度。针对模具型腔拐角加工表面质量不高的问题，通过正交试验，分别研究了平面及30°斜面上环铣刀加工拐角的表面粗糙度与铣削参数的影响关系，建立了两种环铣刀加工拐角的表面粗糙度预测模型，并对比了其预测效果；基于环铣刀加工拐角的表面质量影响因素分析，采用优选工艺水平进行验证实验，检验了预测模型的准确性，并达到了提高模具表面质量的目的。
　　针对主轴转速、进给速度、背吃刀量和拐角角度等主要铣削参数，本文以淬硬钢Cr12MoV为研究对象，设计了平面及30°斜面上环铣刀加工拐角L16(44)正交试验，并利用激光共聚焦显微镜完成了拐角不同区域表面粗糙度测量和表征。
　　通过对表面粗糙度数据的极差分析，得出了平面及30°斜面上铣削参数对拐角表面粗糙度的影响规律，并分析了主要影响因素，同时也确定了平面及30°斜面上环铣刀加工拐角的优选参数组合。
　　基于Matlab2013计算出了多元线性回归和最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型的主要参数，建立了环铣刀加工拐角表面粗糙度正交试验的多元线性回归预测模型和LS-SVM预测模型。针对实测数据及预测值接近程度，引入误差评价因素，分析和对比了两种模型间的预测效果及其预测误差。
　　采用平面和斜面上优选参数进行了铣削加工实验，通过环铣刀加工平面和30°斜面上120°拐角的铣削力和表面粗糙度测试，证明优选的铣削参数可降低加工拐角区域铣削力的剧烈变化，表面粗糙度降低说明所建立的粗糙度LS-SVM预测模型具有较好的准确性和有效性。

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2汽车覆盖件模具及其拐角加工技术研究现状

1.3铣削加工表面粗糙度的国内外研究现状

1.4本文的课题来源和主要研究内容

第2章 环铣刀加工拐角的表面粗糙度试验

2.1试验条件

2.2试验方案的制订及正交试验

2.3本章小结

第3章 环铣刀加工平面及斜面拐角的粗糙度分析

3.1正交试验数据分析

3.2环铣刀加工拐角的参数对表面粗糙度影响

3.3本章小结

第4章 环铣刀加工拐角的表面粗糙度预测模型

4.1多元线性回归模型

4.2 LS-SVM模型

4.3预测模型的模拟结果对比

4.4铣削力实验及表面粗糙度预测模型验证

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致谢