铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究与铣削参数优化

发布时间：2017-08-05 16:35

  本文关键词：铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究与铣削参数优化

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【摘要】：本文针对昆山市鸿利精密五金有限公司铣削Cr12Mo V淬硬钢过程中刀具使用寿命低的问题,通过Φ10非涂层硬质合金立铣刀铣削Cr12Mo V淬硬钢刀具使用寿命的正交试验,建立刀具使用寿命的经验公式,并根据刀具使用寿命的经验公式,结合加工时间和加工成本建立多目标优化模型,运用MATLAB遗传算法工具箱对铣削参数进行优化,旨在通过优化后的铣削参数对企业铣削Cr12Mo V淬硬钢台阶面提供理论指导。本文的主要内容及结论如下:1.通过正交试验的极差法分析了各铣削参数对刀具使用寿命的影响程度,得出以下结论:对刀具使用寿命影响最大的是每齿进给量fz,其次是铣削深度ap,然后是铣削速度v,最后是铣削宽度ae;最优铣削参数组合为:v=70m/min,fz=0.002mm/z,ap=0.4mm,ae=6 mm。2.通过正交试验的方差法分析了各铣削参数对刀具使用寿命影响的显著性,得出以下结论:每齿进给量fz对刀具使用寿命的影响高度显著,铣削深度ap对刀具使用寿命的影响显著,铣削速度v对刀具使用寿命的影响较显著,铣削宽度ae对刀具使用寿命的影响不显著;最优铣削参数组合为:v=70m/min,fz=0.002mm/z,ap=0.4mm,ae=6 mm;验证了极差分析得出的结论是可靠的。3.运用多元线性回归的方法,建立了刀具使用寿命的经验公式:0.8696 1.5707 1.8009 0.08190.1254z p eTuf a a----=通过F检验法得出刀具使用寿命的经验公式是高度显著的;通过刀具使用寿命试验值和经验值的比较得出,最大相对误差为12.08%,最小相对误差为0.31%,平均相对误差为3.61%,刀具使用寿命的经验公式有较高的预测精度,可用于刀具使用寿命的预测。4.采用二维影像测量仪观察铣刀的主要磨损形态与破损形式,得出铣刀侧刃的磨损形态主要是前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损;铣刀的破损形式主要是刀尖崩碎。5.以公司实际加工的Cr12Mo V淬硬钢台阶面为研究对象,建立了以最短加工时间、最低加工成本、最大刀具使用寿命为目标函数,铣削速度、每齿进给量、铣削深度、铣削宽度为约束,组合系数法选取加权系数的多目标优化模型,运用MATLAB遗传算法工具箱对铣削参数进行优化,结果表明:以最短加工时间和最低加工成本为优化目标时,加工时间的缩短、加工成本的降低是以刀具使用寿命的降低为代价的;以最大刀具使用寿命为优化目标对企业来说经济意义不大;以综合目标优化时,在刀具使用寿命提高将近一倍的同时,加工时间缩短了1.10%,加工成本降低了6.98%,表明综合目标优化后的铣削参数在解决企业实际问题的同时,还能缩短加工时间、降低加工成本;最优铣削参数组合为:v=99.910m/min,fz=0.002mm/z,ap=0.400mm,ae=6.018mm。
【关键词】：Cr12MoV 硬质合金立铣刀 刀具使用寿命 铣削参数优化
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 刀具使用寿命的研究现状12-14
• 1.2.2 刀具磨损形态的研究现状14-16
• 1.2.3 铣削参数优化的研究现状16-18
• 1.3 课题研究目的和内容18-19
• 第二章 试验基本理论、试验内容与方法19-24
• 2.1 Cr12MoV淬硬钢铣削试验基本理论与试验目的、内容19-21
• 2.1.1 铣削要素19
• 2.1.2 铣削方式的选择19-20
• 2.1.3 铣削试验目的与内容20-21
• 2.2 试验条件21-23
• 2.2.1 试验用机床21
• 2.2.2 试验用材料21-22
• 2.2.3 试验用刀具22
• 2.2.4 试验铣削方式22-23
• 2.2.5 试验用切削液23
• 2.2.6 试验铣削示意图23
• 2.2.7 刀具磨损测量系统23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究24-42
• 3.1 刀具磨损基本理论24-26
• 3.1.1 刀具磨损形态24
• 3.1.2 刀具磨损机理24-25
• 3.1.3 刀具破损形式25
• 3.1.4 刀具磨损过程25-26
• 3.1.5 刀具磨钝标准26
• 3.1.6 刀具使用寿命26
• 3.2 刀具使用寿命试验26-40
• 3.2.1 刀具使用寿命试验方案26-29
• 3.2.2 刀具使用寿命试验结果29
• 3.2.3 刀具使用寿命试验结果分析29-36
• 3.2.4 刀具使用寿命经验公式的建立36-38
• 3.2.5 刀具磨损形态与破损形式分析38-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 铣削参数优化42-64
• 4.1 最优化方法基本理论42-45
• 4.1.1 最优化方法的设计步骤42
• 4.1.2 最优化问题的标准形式42-43
• 4.1.3 多目标函数的优化设计方法43-45
• 4.2 遗传算法基本理论45-49
• 4.2.1 遗传算法简介45
• 4.2.2 遗传算法的特点45-46
• 4.2.3 遗传算法的基本流程图46
• 4.2.4 遗传算法实现的主要因素46-48
• 4.2.5 遗传算法工具箱简介48-49
• 4.3 铣削参数优化模型的建立49-54
• 4.3.1 优化变量49
• 4.3.2 优化目标函数49-51
• 4.3.3 优化约束条件51-54
• 4.4 优化实例54-63
• 4.4.1 最短加工时间56-57
• 4.4.2 最小加工成本57-59
• 4.4.3 最大刀具使用寿命59-60
• 4.4.4 多目标优化60-62
• 4.4.5 优化结果分析62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-71
• 附录71-72
• 附录1最短加工时间的M文件71
• 附录2最小加工成本的M文件71
• 附录3最大刀具使用寿命的M文件71
• 附录4多目标优化的M文件71-72
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文72-73
• 攻读硕士学位期间发表论文情况72
• 攻读硕士学位期间参加科研项目情况72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：625887