【摘要】：細(xì)長軸零件在機(jī)器中對連接和傳動起到重要作用,尤其在交通、國防、農(nóng)業(yè)等行業(yè)應(yīng)用廣泛,但由于其長徑比大,在車削時會產(chǎn)生振動和彎曲變形。其中振動的產(chǎn)生是切削過程中比較常見的一種不利因素,并且切削力也是車削過程中極其重要的切削參數(shù),振動的發(fā)生和切削力大小的選擇不僅會影響刀具使用壽命和設(shè)備的功率消耗,也會影響工件的表面質(zhì)量及尺寸精度。因此對細(xì)長軸切削過程中的振動因素和切削力大小的研究,對于實(shí)現(xiàn)細(xì)長軸精密加工具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究了采用拉夾逆向法車削細(xì)長軸的振動特性,并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測采用此方法車削細(xì)長軸時切削力的大小。首先介紹了機(jī)械加工系統(tǒng)中常見的振動類型及各自的振動特征,分別建立普通車削細(xì)長軸和拉夾逆向車削細(xì)長軸的結(jié)構(gòu)圖和徑向彎曲振動模型,求解出前三階固有頻率和振型函數(shù),并證明振型函數(shù)的正交性,用Matlab軟件求解出細(xì)長軸前三階振型函數(shù)的彎曲曲線。其次用Deform仿真軟件基于正交試驗(yàn)選擇合適的切削參數(shù)得到的采用拉夾逆向法車削細(xì)長軸的切削力的大小,并與經(jīng)驗(yàn)公式算出的切削力進(jìn)行對比,驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性,得到的切削力大小也為ANSYS分析提供了數(shù)據(jù)。然后基于ANSYS Workbench軟件建立了拉夾逆向車削細(xì)長軸的靜力學(xué)仿真模型,并分別對細(xì)長軸進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,得出拉夾逆向車削細(xì)長軸的變形比普通車削變形小,振動頻率得到很大提高,大約是普通車削的兩倍,諧響應(yīng)值大約是普通車削的一半,從而驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。最后應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練拉夾逆向車削細(xì)長軸車削力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,并進(jìn)行了所訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型的試驗(yàn)驗(yàn)證,網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測值與仿真值十分接近,因此,建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以精確的預(yù)測車削力的大小,為合理確定切削用量、提高工件表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等提供了重要的參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 后拉夾頭裝置Fig.1-1 Rear pull chuck device武文革[16]主要對逆向車削細(xì)長軸進(jìn)行了力學(xué)分析，通過分析正向車削和逆向車削，在進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時，首切采用正向車削，復(fù)切采用逆向車削，這樣的工藝路線既可以提高加工精度又可以提高加工效率。鄧志平教授[17]對雙刀切削細(xì)長軸的方法進(jìn)行了研究，采用對稱式雙刀車削，可以有效的減小彎曲變形量，提高了加工精度，并且刀具的背吃刀量減小，提高了刀具的壽命，最后得出雙刀車削不僅能夠提高加工質(zhì)量、提高工作效率還能降低成本。譚文凱、劉利民等[18]在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)超細(xì)長軸加工困難，很容易出現(xiàn)竹節(jié)形等形狀誤差，于是利用上下刀塔同步技術(shù)進(jìn)行雙刀對稱切削，制定合適的工藝路線，加工出的細(xì)長軸完全符合設(shè)計(jì)要求，可以達(dá)到較高的加工精度。戴海港等[19]提出了一種三刀車削細(xì)長軸的方案，對此方案受力分析并建立力學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)軟件仿真分析，，最后得出采用此種方法的彎曲變形量是普通方法的五分之一。郭建華[20]提出要想提高加工精度，必須有一套完善的工藝方案，其中包括加工工藝路線、裝夾方法、切削刀具角度等等，并且針對刀具角度的選擇做了進(jìn)一

第 1 章 緒論且改造效果好等優(yōu)點(diǎn)。李桂華[31]通過對細(xì)長軸加工過程中的受力和受熱分析，根據(jù)傳熱學(xué)理論和彈性力學(xué)原理，建立了誤差補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型，并在加工過程中開發(fā)數(shù)控伺服系統(tǒng)的半閉環(huán)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)對切削力達(dá)到同步實(shí)時補(bǔ)償，通過試驗(yàn)證明該方法的有效可行，也為其他零件的精密加工提供參考。趙航[32]根據(jù)對細(xì)長軸加工過程的仿真研究，開發(fā)了一套車削仿真的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對細(xì)長軸的典型加工過程仿真，并且對其加工結(jié)果進(jìn)行檢測，得出其誤差大小，根據(jù)檢測結(jié)果對實(shí)際加工系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償和修正，取得較好的效果。江平[33]研究了采用跟刀架輔助切削細(xì)長軸時的誤差補(bǔ)償，通過 Deform 軟件仿真車削細(xì)長軸的加工過程，并分析加工過程中的刀具磨損情況，由此得出細(xì)長軸的誤差主要來源于加工過程中工件彎曲變形導(dǎo)致的工件退讓和刀具磨損，采用 MCS-51 單片機(jī)對誤差進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到很好的抑制作用。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2675333