基于特征的切削参数建模研究

为解决在选择切削参数时如何参考工件的几何特征信息这个难题,借用物元理论对切削参数进行建模,并建立一种基于特征的具有通用性的切削参数数据结构,利用物元理论中的对象识别和评判方法,解决了加工特征的相似性查询问题,并开发了基于特征的金属切削数据库系统.     

四刃平头铣刀铣削Ti-6Al-4V钛合金参数优化设计及实验研究

为解决四刃平头铣刀铣削钛合金材料时切削力大、切削温度高等问题,利用AdvantEdge FEM仿真软件对四刃平头铣刀进行铣削仿真分析,从刀具应力分布、切屑形貌的方向优化刀具参数,将最佳刀具参数应用于切削参数仿真中,获得铣削Ti-6Al-4V材料的最佳切削参数,并利用试验进行验证。研究表明：基于刀具应力分布以及切屑卷曲状态获得了最优刀具参数;通过不同切削参数的铣削仿真试验获得了最小切削力参数以及最低切削温度参数,并通过试验验证了仿真有效性,为高效铣削Ti-6Al-4V材料提供有价值的理论参考。     

基于特征的飞机复杂结构件切削力快速预测与评价方法

提出了基于特征的飞机复杂结构件切削力预测方法,重点解决侧铣切削力预测的问题。基于特征表达工件局部形状、尺寸以及切削参数等信息,为切削力预测提供充分的支撑;采用解析法构建切削力模型,并通过实验获取相关系数;基于商业CAM软件平台开发并实施了所提出的方法。切削实验结果表明,基于特征的切削力预测平均误差为8.73%,在CAM平台上可实现飞机结构件单个指定特征的侧铣切削力的快速准确预测及评价。     

基于刀具切削参数的NC编程技术研究

基于CATIA软件平台,根据刀具厂家提供的最佳切削参数,利用Access建立刀具切削参数库,并导入包含刀具切削信息的CATIA刀具库中,从而实现刀具切削信息在CATIA加工模块中的自动输入,解决了数控编程中人为输入刀具切削参数的问题,为数控编程刀具切削参数的合理选择提供了一定的参考。     

利用可拓集合理论的材料切削性能评判方法

为了快速、准确地确定材料的切削加工性,提出了基于可拓集合理论的材料切削性能评判方法.在分析材料切削加工性影响因素的基础上,利用可拓集合理论建立材料切削性能的物元模型、经典域和节域,通过关联函数计算待测材料样本与各个经典域的相似度,进而预测材料的切削加工性.     

基于实例推理的开放式切削数据库系统研究

将基于实例的推理方法运用于切削参数与方案选择系统中,建立了开放式的切削数据库模型。具体讨论了实例库的建立,并提出了基于灰色关联理论和模糊集理论相结合的相似度计算和切削实例检索方法,从而可以准确的检索到相近实例,提高了切削参数以及切削方案选择的效率和准确性。同时采用开放式应用体系结构来架构整个系统使应用程序具备了高度的可扩展性。     

碳排放约束下基于特征的刀具选配与切削参数集成优化

针对传统选择刀具与切削参数采用的分阶段串行决策方法,因忽略其内在关联导致选择出的刀具和切削参数优化程度不高的问题,以加工碳排放和加工成本为综合优化目标,引入刀具磨损对切削参数和碳排放的影响,提出一种基于加工特征的刀具选配与切削参数集成优化模型。为有效解算该模型,设计了基于K近邻和多目标粒子群混合优化算法,得到了优化的切削刀具与切削参数。采用企业实际加工案例验证了所提模型与算法的正确性和有效性。所提集成优化方法可为低碳制造环境下合理选择零部件加工的切削刀具和切削参数提供理论和方法支持。     

氧化铝陶瓷生坯切削加工裂纹的离散元仿真研究

利用离散元软件PFC2D建立了氧化铝陶瓷生坯的二维离散元模型,并通过力学性能数字模拟试验对该模型进行校准,使其物理和力学性能参数与氧化铝陶瓷生坯的实际参数相匹配。基于该模型对氧化铝陶瓷生坯切削加工进行了动态模拟,分析了低速切削时,切削速度和切削深度对切削力及加工后表面裂纹的影响。结果表明:用离散元的方法模拟陶瓷生坯材料的切削过程可行,加工后表面裂纹的数目及平均深度随切削深度的增大而增大,并随切削速度的增大而减小。     

基于径向力的可转位浅孔钻加工孔径误差研究

为研究可转位浅孔钻在切削过程中的钻孔孔径误差,基于可转位浅孔钻的理论几何模型,并利用经典斜切理论得到浅孔钻的径向力、力矩关于刀片几何参数和切削参数的计算公式。选取常用切削参数组合,将计算得的径向合力及力矩作为边界条件,通过ANSYS有限元分析刀体挠度,得出相关钻孔孔径误差的理论值。利用统计学回归方法建立相应数学模型,并通过切削试验验证数学模型的精确性。基于建立的数学模型,通过调节切削参数,可预测并控制孔径误差值,实现浅孔钻在半精加工中对孔径余量的精确控制,有效拓展可转位浅孔钻的应用范围。     

钻头磨损在线功率监控系统的研究──适于变切削参数工况

本文对加工中心钻削过程功率信号的特征进行了分析。基于实际生产中变切削参数的工况，建立了切削参数变化识别专家系统，提出并采用了功率数据的“归原处理”思想。由此建立的钻头磨损在线监控系统经过生产环境的实验验证，能排除切削参数变化的干扰。     

基于仿真的数控铣削加工参数优化研究

针对数控铣削加工参数优化问题,通过加工仿真,计算每一走刀步的切削深度和切削宽度并划分区间。在每一个由组合划分区间内所有刀步构成的一个加工特征组合段上建立了多目标优化模型,模型采用遗传算法对每一加工特征组合段的加工参数进行优化,自动修改NC程序中的加工参数并反映优化结果。应用实例证明,提出的多目标优化模型和优化求解算法正确、有效。     

硬质合金立铣刀磨损寿命研究及切削参数优化

为了研究硬质合金立铣刀磨损寿命与切削参数的关系,基于二次回归法建立刀具磨损寿命与切削参数的数学模型,用F检验法分析模型的拟合程度。通过正交试验法设计铣削模拟方案,用Deform3D软件进行仿真实验,并用MATLAB求解模型系数。为了提高刀具寿命,基于立铣刀磨损寿命模型建立切削参数优化模型,对切削参数进行优化,并对优化结果进行反向试验。实验结果表明优化模型可以对影响立铣刀寿命的切削参数进行优化。     

基于硬态切削力信号刀具切削状态的分析

阐述了小波分析及小波去噪的基本理论 ,针对付氏变换和短时付氏变换的缺点 ,提出了基于小波变换的切削力信号分析方法。小波多分辨分析能够实现PCBN刀具的切削力信号的任意精度与尺度的时频域分解 ,从而判断PCBN刀具的切削状态 ,根据切削力信号的不同特征及时调整切削参数 ,减少刀具破损的发生 ,并能够揭示典型切削力信号的分布特征     

高速干式滚刀优化及参数化设计

运用现代工艺优化理论,以高速干式滚齿的滚刀为研究对象,以最高生产率为目标函数,建立机床、刀具、加工工艺等多种因素的限制为约束条件的滚刀结构参数及切削用量优化的数学模型。利用该模型进行优化计算,可确定最佳滚刀结构参数及切削用量。采用计算机辅助程序设计软件实现滚刀的参数化设计,能够精确绘制出滚刀零件图。     

整体硬质合金刀具参数化直接建模的研究与实现

针对整体硬质合金刀具曲面结构复杂、参数化直接建模难以实现的问题,对整体硬质合金立铣刀的三维参数化直接建模进行了研究。分析了整体硬质合金立铣刀中包含的复杂曲线与曲面,将立铣刀的三维模型划分为5个重要特征,在三维建模过程中对每个特征根据刀具的设计规则进行了详细的数学建模,提取出了影响特征生成的关键几何设计参数,为每个特征建立了通用数学模型,通过UG/Open二次开发工具完成了立铣刀参数化界面设计,并在UG环境下建立了整体硬质合金刀具参数化设计系统。研究结果表明,整体硬质合金刀具参数化设计系统实现了复杂曲面刀具的参数化直接建模,节约了曲面方程的计算时间,有效提高了刀具设计与建模效率。     

内啮合非圆齿轮加工的数学模型及图形仿真

根据范成法加工内啮合非圆齿轮时刀具和齿轮节曲线间的位置关系,建立了插齿加工的数学模型,分析了加工非圆齿轮时其节曲线为凸的条件。根据所建模型和节曲线为凸的条件,将加工内啮合非圆齿轮的范成过程用计算机进行了动态图形仿真。根据图形仿真结果,可以分析和判断所加工非圆齿轮的齿形特征,为设计和制造节曲线封闭型内啮合非圆齿轮提供了直观的判断方法。     

面向单元切削过程的切削参数优化模型

针对目前采用加权方法构造切削参数优化模型时权重的不确定性问题和同一工件不同工序和走刀的切削参数耦合问题,基于统计学原理提出一种面向单元切削过程的切削参数优化模型以实现多切削参数组优化问题的解耦.提出并利用体积价值系数、面积价值系数、体积切除率和面积切除率建立以单位时间利润率或单位时间利润为目标函数的优化模型,以解决加工质量、加工难度、加工效率、加工成本和加工利润之间的权重确定难题,开发基于单元切削过程的切削参数优化软件,以300M钢为对象进行切削参数优化:在生产任务饱满时,采用优化的切削参数比采用经验切削参数可以提高单位时间利润率1.55倍,在生产任务不饱满时,采用优化的切削参数比采用经验切削参数可以提高利润40%.计算结果表明,所提出的切削参数优化模型显著降低了切削参数优化问题的难度,具有良好的可用性.     

切削参数多目标优化设计

通过对切削加工理论的研究，建立了相应单目标优化数学模型。根据所得单目标数学模型，建立多目标综合优化数学模型，采用复合形优化方法，在约束限制可行域内搜索满足目标函数的最优切削参数。     

基于特征的机械产品造型研究

通过对机械产品特征造型设计过程的分析,建立了基于特征的产品信息模型,研究了以参数化造型技术构建产品特征的方法,论述了特征造型系统的结构及功能,阐明了应用系统实现机械产品特征设计的方法和步骤。     

基于小波变换切削力信号监控PCBN刀具破损的研究

阐述了小波分析及小波去噪的基本理论，针对傅氏变换和短时傅氏变换的缺点，提出了基于小波变换的切削力信号分析方法。小波多分辨分析能够实现PCBN刀具切削力信号的任意精度与尺度的时一频域分解，从而判断PCBN刀具的切削状态，根据切削力信号的不同特征及时调整切削参数，减少刀具破损的发生，并能够揭示典型切削力信号的分布特征。