基于Matlab的切削加工过程仿真与切削力控制研究【文献综述】.doc

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1、毕业设廿文献综述机械设廿胃造及其自动化基于Matlab的切削加工过程10真与切削力控制研究【摘要】加工工艺及H相关参数优化是协调加T质量、效率和成木等目标的主要途径Z%1.以切削过程为时象,研究基于冇限元法(FEM)的切削过程建模与分析方法,考察了切削工艺参数时切削力的作用及其优化策略,根据切削力计算、仿真和实验时比结果,指岀现有切削效应分析方法及相关仿真软件的应用尚有一些值得进一步深入研究的内容.编制Matlab仿其程疗;,将仿真的力和试验测呈的力进行比较,为进一步研究薄壁零件加工规律奠定了必要的基础.关键词::mtalab切削过程仿真切削力控制研究1・

2、MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式稈序设计的高科技计算环境。它将数值分析、炬阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建蚩和仿真等诸多强人功能集成在一个易于使用的视窗环境屮,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和血thematic^、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件屮在数值计算方面首屈一指oMATLAB可以进行矩阵

3、运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程屮常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版木屮也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。可以肓接调用,用户也可以将白己编写的实用程序导入到MATLAB函数库屮方便白己以后

4、调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以頁•接进行下载就可以用。。•数值分析•数值和符号计算•工程与科学绘图•控制系统的设计与仿真•数字图像处理技术•数字信号处理技术•通讯系统设计与仿真•财务与金融工程MATLAB的应用范囤非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱(单独提供的专用MATLAB函数集)扩展了MATLAB环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题。切削过程仿真切削工艺过程非常复杂,涉及弹性力学,塑性力学,断裂力学,摩擦学,热力力学等。因此,传统的

5、解析法很难对切削机理进行定量分析和研究。近年来,计算机的飞速发展使得通过计算机数值模拟的方法研究切削加工过稈以及各种参数模拟的方法研究切削加工过程及各种参数Z间的关系成为可能,有限元方法在切削工艺屮的应用表明,切削工艺和切削形成的有限元模拟队了解切削机理及切削的形成等有很大帮助。切削加丁•仿真技术的发展动向包括两个方瓯,其一是开发NC仿莫软件,借以显示刀具运动轨迹,并判断刀具、刀夹与工件及其夹具是否产生干涉。在进行立铳加工时,最基木的任务是切除刀具切削刃包络面通过部分的被加工材料,使保留下来的部分成为已加工面。完成这类加工所用的软件应包括如下内容:刀具、刀

6、具夹头、工件、夹具等的协调,机床主轴的构成及其可工作的范围,能真实地仿真机床和刀具的动作等。特别是近几年來,由于五坐标切削加T的不断增加,在实际加T前应进行NC仿真的重要性口益突出。这类NC仿真软件屮,有不少软件具有极为优异的性能,如可从金属切除体积计算出加丁效率;根据金属切除体积来判断切削加工是否产生过载;如果负荷固定,由于进给速度过高而产生过载,仿真软件可调報进给速度,防上过载产生,并可缩短切削加工时间等。切削加工仿真技术的另一发展动向是研究解析切削加工过程屮的物理现彖,如被加丁•材料因塑性变形而产生热量,被切除材料不断擦过刀具前刀血形成刀屑后被排出,

7、以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等,并将这一系列切削过程通过计算机模拟出来,目前,能达到这种理想目标的产品还为数不多。ThirdWaveSystems公司的“AdvantEdge”是采用有限元法对切削加工进行特殊优化解析的软件产品,与用于构造解析的有限元法程序包比较,其最大优点是用户界面优良,机械加工的技术人员能方便地进行解析。美国ScientificFormingTechnologies公司的“DEFORM”是锻造等塑性变形加丁.用有限元法解析稈序包,最近已被转用于切削加工。切削过程是切屑、被加工材料的弹性变形和槊•性变形的变形过程

8、,与冲压、锻造等槊性变形比较,变形速度(单位时间产生的变形最)非常

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