复杂曲面零件超精密多轴铣削工艺及面形精度预测研究

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1、硕士学位论文复杂曲面零件超精密多轴铣削工艺及面形精度预测研究RESEARCHONULTRA-PRECISIONMULTI-AXISMILLINGPROCESSANDSHAPEACCURACYOFCOMPLEXSURFACEPARTS孟松林哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG506学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文复杂曲面零件超精密多轴铣削工艺及面形精度预测研究硕士研究生：孟松林导师：孙涛教授申请学位：工程硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018

2、年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG506U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONULTRA-PRECISIONMULTI-AXISMILLINGPROCESSANDSHAPEACCURACYOFCOMPLEXSURFACEPARTSCandidate：MengSonglinSupervisor：Prof.SunTaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeri

3、ngSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着科学技术的快速发展，微机械和微机电系统以其占用空间小、能耗低、节约材料等优点备受国内外学者青睐。然而高精度的微小型零件的工艺技术和制造装备制

4、约着这一领域的发展，因此开展微小型零件的超精密加工技术研究具有重要意义。本文以微小型复杂曲面零件作为研究对象，在分析原有铣削工艺问题的基础上，结合目标零件的加工难点，对零件的超精密多轴铣削工艺进行了深入研究。本文的主要研究工作包括：针对超精密加工表面易出现接刀痕的问题，在分析目标零件的加工难点的基础上，制定了目标零件的加工工艺路线；在考虑刀轴控制、步长、步距、投影方法的情况下，利用UG软件的加工模块对精加工轨迹进行了规划，并运用模型偏置法进行了刀具半径补偿；为实现刀位点向数控程序的转化，基于UG软件的后处理模块开发了

5、超精密五轴机床专用的后处理软件；运用VERICUT软件对加工过程进行仿真分析，初步验证精加工走刀轨迹及后处理的正确性。为提高面形精度，分析了超精密五轴铣削工艺系统的误差源及主要误差源的误差元素；基于多体系统运动学理论，推导了工艺系统的综合误差模型；基于综合误差模型进行面形精度的预测，对主要误差源（机床误差、装夹误差、对刀误差）对面形精度的影响规律进行了探讨。为改善表面质量，基于正交试验重点分析了主轴转速n、铣削行距ae、铣削深度ap、进给速度vc、刀具倾角β5个主要工艺参数对表面粗糙度的影响规律；建立了表面粗糙度的经

6、验模型，构造F检验，对经验公式及系数进行了显著性检验；基于遗传算法进行工艺参数优化，优化组合用于目标零件加工。最后，进行了目标零件的超精密铣削加工实验，验证了复杂曲面零件超精密多轴铣削工艺的优越性。检测零件某一截面的圆度误差，将实验结果与仿真结果进行相关性分析，验证了基于综合误差模型进行面形精度预测方法的正确性；检测零件5个位置的表面粗糙度，对比优化前后的零件表面质量，验证了粗糙度优化结果的有效性，并且表面粗糙度已经达到技术指标要求；为明确零件表面粗糙度不均匀的问题，进一步讨论了影响加工质量的其他因素。关键词：复杂曲

7、面零件；铣削工艺；走刀轨迹；综合误差模型；工艺参数优化-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,micro-mechanicalandmicro-electromechanicalsystemsarefavoredbyscholarsathomeandabroadbecauseoftheiradvantagesofsmallspaceoccupation,lowenergyconsumptionandmaterial

8、saving.Theprocesstechnologyandmanufacturingequipmentforhigh-precisionmicropartslimitthedevelopmentofthisfield.Inthispaper,thecomplexsurfacepartsaretakenastheresearchobject.B