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低刚度、变截面轴电解磨削加工仿真技术

作　者: 辜斌
导　师: 刘勇
学　校: 西华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 电解磨削低刚度、变截面轴加工参数仿真最优化
分类号: TG662
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

“中极法轨迹电解磨削加工工艺方法”是一种适合加工高精度、特低刚度变截面轴的电解磨削加工新工艺。为了达到在保证其加工精度的同时降低加工成本、提高加工效率的生产要求,本文在原有中极法轨迹电解磨削加工工艺方法的基础上,将有限元仿真技术的研究方法引入到低刚度、变截面轴电解磨削加工工艺中来,对加工参数与加工质量之间的关系进行了较深入的仿真分析,对加工参数选择和优化方法有了初步的研究。通过对电解磨削加工过程的分析,对影响加工质量的因素进行了定性的区分。特别就影响低刚度、变截面轴的形状误差因素进行了重点研究,分析并研究了在外圆纵向电解磨削中工件尺寸的形成机理,建立了工件尺寸形成数学模型。通过对该数学模型的深入分析,找到在外圆纵向电解磨削加工中,导致工件形状误差的主要因素和其作用规律。针对电解磨削加工质量的主要影响因素——磨削力进行了研究,基于解析法和实验研究相联合的方法,建立了普通外圆纵向电解磨削的法向和切向磨削力数学模型。进而,结合变截面轴的特殊情况对普适磨削力数学模型进行推导,得到了加工变截面轴类工件时的纵向电解磨削力的数学模型。在尺寸模型和磨削力模型的基础上,利用仿真研究方法,对工件形状误差主要产生方向下的法向磨削力的作用规律进行了更深入的探索。应用大型PLM软件CATIA的有限元分析模块,进行了法向磨削力作用下的低刚度、变截面轴的电解磨削形状误差的CATIA平台下有限元数值仿真分析,得到磨削力和形状误差间的定量作用规律。由仿真研究成果,选取影响形状误差的主要电解磨削加工参数:工件转速Vw、纵向进给速度Vf和磨削深度ap,建立了电解磨削加工部分加工参数优化模型。对在CATIA平台下,进行低刚度、变截面轴的电解磨削部分加工参数优化模型的求解方法进行了探索。利用CATIA的工程优化模块与知识工程技术,对部分加工参数仿真优化模型建立了求解算法。并进一步依靠CATIA API函数,尝试开发了基于CATIA的电解磨削加工参数优化专用模块。在其基础上,对主要加工参数工件转速Vw、纵向进给速度Vf进行了仿真计算,取得了优化低刚度、变截面轴的电解磨削部分加工参数的初步结果和方法,同时将其和实验数据进行了对比分析。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-10
1 绪论  10-13
  1.1 课题的研究对象  10
  1.2 课题的研究方法  10-11
  1.3 课题的研究工具  11-12
  1.4 本文的研究重点和所做的工作  12-13
2 低刚度、变截面轴电解磨削加工工艺介绍及影响其加工质量的因素分析  13-22
  2.1 低刚度、变截面轴电解磨削加工工艺介绍  13-16
  2.2 影响电解磨削加工质量的主要因素分析  16-22
3 电解磨削的力学模型  22-29
  3.1 磨削力分析  22
  3.2 磨削力模型建立  22-29
4 电解磨削加工的形状误差的有限元方法仿真  29-43
  4.1 有限元仿真方法  29-32
  4.2 外圆纵向电解磨削加工形状误差的有限元数值仿真策略  32-36
  4.3 低刚度、变截面轴电解磨削加工的形状误差模型的仿真  36-43
5 电解磨削部分加工参数优化  43-56
  5.1 优化策略  43-44
  5.2 优化模型的建立  44-46
  5.3 最优化模型的求解  46-56
6 仿真计算与实验数据分析  56-65
  6.1 基于电解磨削加工参数优化专用模块的仿真计算  56-60
  6.2 实验及实验数据分析  60-63
  6.3 仿真与实验数据对比及结果分析  63-65
7 总结与展望  65-67
  7.1 总结  65
  7.2 展望  65-67
参考文献  67-69
作者在读期间科研成果简介  69-71
致谢  71

低刚度、变截面轴电解磨削加工仿真技术

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