绿色制造耐高温粘土原型工艺与试验研究

针对耐高温陶瓷原型制造问题,研究选用易加工且耐高温材料粘土做为原模材料,制定合理干燥工艺使得粘土原型毛坯强度提高,适合机床夹持和机加工,同时采用数控机床铣削粘土的方法制造耐高温原型,在工艺过程中不添加任何粘结剂从而实现绿色制造,价格低廉且减少了旧工艺中诸多弊端。选用沙发模型做为耐高温原型的例子进行了仿真及加工实验,模型表面通过光学显微镜及表面粗超度仪测量,表面光滑及原型表面精度达到1μm,符合熔射制模要求,证明该工艺路线可行。     

磨料水射流铣削钛合金深度与表面粗糙度研究

磨料水射流铣削技术柔性大、工艺参数复杂,其加工性能难以有效控制。针对这一问题,本文首先通过响应曲面法研究了磨料水射流铣削钛合金时典型工艺参数对铣削深度和表面粗糙度的影响,并采用传统回归方式建立了经验预测模型;其次在结合磨粒磨损理论、高斯轮廓模型和表面成形分析的基础上,进一步建立了铣削深度和表面粗糙度的半经验预测模型;然后利用实验数据进行了参数标定;最后通过实验验证和对比了两种模型。结果表明,两种预测模型的平均误差均小于15%,相比经验模型,半经验模型既可以解释参数影响和铣削机理,又可以保证预测的准确率和稳定性,对于控制铣削深度和表面质量具有重要价值。     

15-5PH不锈钢内侧圆角铣削加工参数优化研究

针对15-5PH不锈钢在加工内侧圆角存在横向铣削力大、表面质量差等问题,开展了基础实验研究。构建了以主轴转速、进给速度、切削深度等为变量的铣削力和表面粗糙度的预测模型,并构建了优化数学模型,采用粒子群算法对铣削参数进行了优化,得到了较好的结果。通过对优化后的参数进行铣削实验,验证模型构建及优化方法的合理性和正确性。     

机器人制造陶瓷原型系统的研究

提出了采用工业机器人快速制造陶瓷熔射原型的方法。利用建立的数字化检测平台,测试机器人的点位置重复精度、直线轨迹位置精度和轨迹重复精度,找到其精度特性;建立NC代码与机器人代码的转换公式,得到了生成合适的机器人铣削路径代码的算法和CAM软件;根据机器人的精度特性和合适的加工路径,实际加工了用于熔射制模的陶瓷型熔射原型,验证了机器人制造系统的可行性。     

机器人精加工陶瓷原型技术的路径规划研究

研究了机器人精加工陶瓷原型技术的路径规划方法.生成四种加工路径方案,对比分析了采用这些加工路径得到的精度和效率,提出一种合理的机器人精加工陶瓷原型路径设计方案.根据此方案生成加工路径,实际加工了用于熔射制模的陶瓷原型,其精度及表面质量均满足熔射要求,验证了该加工路径方案的可行性.     

盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明：采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型研究

分析以往建立表面粗糙预测模型方法的不足,采用响应曲面法（RSM）建立了钢及其合金铣削加工表面粗糙度预测模型。经检验,该模型预测精度高,泛化能力强,且可简便预测铣削参数对已加工表面的表面粗糙度的影响,有助于准确认识已加工表面质量随铣削参数的变化规律,为切削参数的优先和表面质量的控制提供了依据。     

面向熔射快速制模的机器人自动研磨系统的开发

为解决熔射制造大中型汽车覆盖件模具过程中人工研磨时间长、劳动强度大等问题,建立了面向熔射快速制模的机器人自动研磨系统.在该系统上进行机器人研磨工艺参数实验研究,得到了研磨角度、机器人行走速度和路径对研磨表面质量的影响规律;在此基础上选择合适的研磨条件,在通过等离子熔射制造的模具表面皮膜上进行了研磨实验.实验研究结果表明,保持适当的研磨压力,选取合理的机器人行走速度、研磨角度、进给量,可得到较好的研磨效果.该机器人自动研磨系统适用于熔射制造的模具及一般模具的研磨过程.     

应用BP神经网络预测高速铣削表面粗糙度

表面粗糙度的预测是切削加工质量分析的重要研究方向,为了在保证铣削的同时预测加工表面的粗糙度、提高生产率,将人工神经网络技术应用于铣削加工领域。应用BP神经网络建立高速铣削加工表面粗糙度预测模型,将预报结果与试验真值进行对比验证,结果表明该方法能够得到较好的预测精度,对高速铣削参数的选择和表面质量的控制具有指导意义。     

基于ANFIS的铝合金铣削加工表面粗糙度预测模型研究

分析以往建立表面粗糙度预测模型方法的不足，采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建立了铝合金铣削加工表面粗糙度预测模型。经检验，该模型预测精度高，泛化能力强，且可简便预测铣削参数对已加工表面的表面粗糙度的影响，有助于准确认识已加工表面质量随铣削参数的变化规律，为切削参数的优选和表面质量的控制提供了依据。     

NAK80模具钢铣削加工过程中切削力系数识别

在铣削加工过程中,切削力系数会影响加工表面质量和切削参数的选择。为了得到NAK80模具钢铣削加工切削力系数,建立了适应多种工况下的铣削力系数经验模型,通过正交铣削实验分析了立铣NAK80模具钢时各切削参数对三向铣削力系数的影响规律,并采用偏最小二乘法对铣削力系数的二次多项式经验模型进行识别。利用已建立的切削力模型和得到的铣削力系数对一组切削参数下的铣削力进行仿真分析,得出结果与实际实验对比吻合,验证铣削力模型的正确性。     

铝合金薄壁件高速铣削加工中铣削力的建模与仿真

对铝合金薄壁件在高速铣削加工中的变形进行了分析,在已有的研究基础上建立了新的动态铣削力模型,并进行了铣削力的预测与仿真,通过铣削力仿真结果的分析得出,在薄壁件铣削加工中合理的选择刀具齿数、切深、每齿进给量等因素,对提高工件表面质量是很有效的。     

激光选区熔化成型件铣削表面粗糙度预测模型及参数优化研究

针对激光选区熔化(SLM) 316L不锈钢成型件表面质量无法满足装配精度,仍需进行铣削加工的要求,设计正交试验方案,并将铣削路径与激光扫描路径的夹角作为表面粗糙度影响因素之一,利用多元回归分析法,建立铣削参数预测模型,并对该模型进行回归方程和回归系数显著性检验,结果表明,夹角、每齿进给量、铣削速度和铣削深度对表面粗糙度的影响均显著,但夹角的显著性F检验结果仅约为每齿进给量检验结果的1/8。模型的预测结果可为SLM复杂结构件在加工中提供铣削参数选择依据,并为增减材制造提供理论基础。最后使用粒子群算法,找到最佳的铣削参数,从而提高加工的表面质量。     

干式铣削对淬硬钢表面残余应力的影响研究

以SKD11淬硬钢为高速铣削研究对象,研究不同铣削参数对SKD11淬硬钢加工表面残余应力的影响.运用大型商业软件DEFORM-2D建立了干式铣削残余应力的有限元模型,并利用该模型分析不同切削参数对工件表面残余应力的影响情况及残余应力产生的原因;通过实验验证的方法将仿真的结果和实验结果进行对比得出模型误差小于16.4％,证明仿真模型可行.模拟实验得出:在高速铣削SKD11淬硬钢时,适当的减小切削速度和增大切削深度,可有效降低残余应力对加工表面质量的影响.     

拼接模具过缝区域切削力建模与表面质量

针对汽车覆盖件拼接模具铣削过程中刀具易磨损破损、已加工表面精度低的问题,对铣削拼接缝过程进行了切削力微元建模。根据加工材料硬度的不同,把每一切削周期的切屑厚度建成切削角度的函数关系,得到不同切削角度下剪切力和犁耕力模型。通过引入单自由度斜体碰撞模型,运用霍普金森压杆试验得到不同主轴转速下刀-工碰撞的弹性变形量δ,进而得到过缝处刀具受到的冲击力。结合剪切力、犁耕力模型与冲击力模型得到过缝区域铣削力预测模型。切削试验与仿真结果具有很好的一致性,证明所建立模型的正确性。研究了不同进给方向下的表面质量,对已加工表面质量、表面粗糙度及工件间高度差进行分析,结果表明,由高硬度切向低硬度工件时可以获得较好的表面质量。所得结果为汽车覆盖件拼接模具铣削加工的工艺优化提供了理论支持。     

GA-BP神经网络预测钛合金表面粗糙度

为了有效预测铣削加工中钛合金工件的表面粗糙度,建立了以切削速度、进给量、径向切深、轴向切深为输入参数,表面粗糙度为输出参数的预测模型。该预测模型将遗传算法与BP神经网络结合起来,使用遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,进行铣削实验获得实验数据,并对神经网络进行训练,最终获得预测模型。通过对比分析GA-BP预测模型、BP预测模型、线性回归预测模型的预测精度,得出GA-BP预测模型具有相对较好的预测精度,证明该预测模型是有效的。     

基于正交试验法的铝合金铣削试验及建模研究

使用六自由度机器人采用多因素正交试验法对铝合金进行高速铣削试验,基于概率统计和回归分析原理,建立了铝合金铣削力预测模型,并对回归方程进行了显著性检验,确认预测模型的可靠性。由显著性检验可知,轴向铣削深度对铣削力的影响较大,主轴转速和进给速度对铣削力的影响较小。研究结果可为六自由度机械臂夹持硬质合金刀具进行铝合金高速铣削时铣削用量的选择提供参考。     

高速铣削加工表面质量实验研究

应用高速铣削加工的工件表面质量,是必须关注的问题。本文通过高速铣削加工参数的实验研究,对工件表面粗糙度影响规律进行了分析研究、得出了初步结论。     

球头铣刀拐角加工铣削力预测研究

针对模具型腔内外拐角铣削过程,分析球头铣刀铣削直线、内拐角、外拐角的切削层变化规律,建立了基于加工特征的铣削力预测模型。利用UG绘图软件建立了球头铣刀及工件的三维几何模型,并通过DEFORM-3D仿真软件对Cr12MoV模具钢的高速铣削过程进行有限元仿真,预测了球头铣刀在铣削直线段、内拐角和外拐角的铣削力,以及内外拐角时工件曲率半径对铣削力的影响。利用三轴数控加工中心进行高速铣削实验,实验结果表明:实验所得到的铣削力与仿真结果具有很好的吻合度,证明了铣削力理论计算模型的正确性,从而验证了仿真预测的准确性和可靠性。     

基于主成分分析法的等离子熔射层质量预测

等离子熔射制模是一个多因素影响的过程,不同工艺参数对模具表面熔射层质量的影响程度不同,同时各个参数之间有交互性和相关性。本文提出一种基于主成分分析法的等离子熔射层质量预测方法,通过对影响熔射层质量的相关因素进行主成分分析,排除次要因素,消除参数间的相关性,提取出主要参数。在此基础上建立预测模型,对不同工艺参数下等离子熔射层进行质量预测。算例表明:在熔射工艺参数中,输入功率、扫描速度对熔射层残余应力影响较大;扫描间距对熔射层孔隙率影响较大。选取两组工艺参数进行质量预测,得到熔射层残余应力和孔隙率预测值与实测结果基本一致的结论。