基于加工特征的机床关键零件高效数控加工切削参数优化技术研究

摘要

针对我国数控加工技术的应用现状，本论文以机床关键零件的高效数控加工为对象，以动力学建模、仿真为基础，研究了典型加工特征的提取与参数化、基于加工特征的切削参数优化建模方法与寻优算法。通过相关试验验证了优化模型与算法的正确性与有效性，可为实际工程应用提供一条有效途径。　　在铣削动力学建模方面，以国内外经典铣削动力学建模成果为基础，实现了圆柱螺旋铣刀立铣动态切削力及颤振稳定性预测。　　在典型加工特征的提取与参数化方面，通过深入分析机床关键零部件数控加工工艺，提取了平面铣削、型腔粗铣、T型槽铣削和螺旋铣孔等4种典型加工特征，并分别从几何、制造和工艺等三方面对加工特征进行了参数描述。　　针对所提取的平面铣削、型腔粗铣和T型槽铣削三种加工特征，以动力学仿真分析为基础，建立了以切削效率为目标函数，以主轴转速、切削深度和进给量为设计变量，综合考虑加工过程各约束条件的切削参数优化模型。在此基础上，基于优化思想提出了一种分步优化方法获得了优化的切削参数。优化试验结果显示该方法可限制提高其切削效率。　　针对采用螺旋铣孔进行孔群加工的优化问题，首先将其分解成孔群加工路径优化和铣孔参数优化两个子问题。针对前者，将其抽象为一个典型旅行商问题，并采用蚁群算法进行寻优；针对后者，建立了以加工效率为目标函数，以切削参数为设计变量，综合考虑各种约束条件的优化模型，采用模拟退火遗传算法进行寻优。优化试验结果证实了上述优化模型及其求解算法的正确性与有效性。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及章节安排

第二章 铣削加工动力学建模分析

2.1 铣削加工方式

2.2 铣削力模型选择

2.3 圆柱螺旋铣刀静态切削力建模

2.4 数控铣削动态铣削力建模

2.5铣削稳定性建模分析

2.6 本章小结

第三章 机床关键零部件典型加工特征提取与参数化

3.1机床关键零部件的机械加工

3.2 加工特征的提取

3.3 加工特征参数化

第四章 典型加工特征铣削加工切削参数优化建模与实现

4.1切削参数优化建模分析

4.2 高效铣削切削参数优化方法分析

4.3 优化实例

4.4本章小结

第五章 螺旋铣孔切削参数优化建模与实现

5.1 螺旋铣孔切削参数优化建模

5.2 孔群路径优化实现

5.3 螺旋铣孔切削参数优化实现

5.4 螺旋铣孔验证试验

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间的主要研究成果

致谢