一、圆环坐标系的建立及其在塑性加工中的应用（论文文献综述）
房善想[1]（2021）在《面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究》文中提出航空发动机叶片的表面强化对提高发动机使用寿命和工作效率、提升飞机飞行安全具有重要意义。由于叶片的材料钛合金具有比强度高的特点,对其进行超声强化需要大振幅稳定输出的超声换能器。另外,为了提高超声强化的自动化水平和实现叶片表面的高精度强化加工,需要应用工业机器人装载强化装置以自动完成工艺过程,并且工业机器人工作时需要进行特定的运动规划以及接触力的柔顺控制。本文的研究内容包括四个部分。（1）可提供大振幅稳定输出的超声表面强化换能器研制。对于TC4钛合金的超声强化,需要换能器提供持续稳定的大振幅输出。采用稀土超磁致伸缩材料代替压电陶瓷来研制超声换能器,以Terfenol-D棒为核心元件设计复合振子,提高前后振速比与振动稳定性。通过复合振子模态分析,得到振型良好的固有频率,获得大振幅输出,同时稀土超磁致伸缩换能器的整体有限元磁场分析验证了其整体磁场封闭并且分布合理。经测试,所研制的换能器在方波20 k Hz的条件下,输出振幅可达11.3μm,测试材料强化区域的表面质量分布均匀良好,体现出换能器能够保持有效振幅的持续稳定输出。（2）基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划。一方面构建关于TC4钛合金超声表面强化动力响应模型,获取强化过程中的工具头运动状态及压深信息。另一方面基于此响应模型对航空叶片表面超声强化路径点进行合理提取,使整体路径分布可根据叶片表面曲率自适应调整,在保证强化质量的同时提高效率。为描述超声强化工具头在机器人任务空间的位姿,建立机器人与末端超声强化装置的联合运动学模型,基于四元数球面立体插值法进行平滑的工具头姿态轨迹规划。通过算法仿真验证,得到适用于叶片表面超声强化的机器人运动规划方法。（3）机器人超声表面强化接触力柔顺控制。将机器人的位置控制和力控制进行解耦,采用智能控制方法对柔顺力控制装置的输出力进行控制,解决航空叶片表面超声强化作业过程中在多冲击与震荡工况环境下的接触力恒定控制问题。通过时域测定法对柔顺力控制装置系统进行参数辨识,获得其实验测定模型。将模糊PID控制器与RBF神经网络相结合进行柔顺力控制装置的输出接触力恒定控制,使控制器具有自适应性和智能性,改善系统的响应性能和跟随鲁棒性。该柔顺控制策略实现了对柔顺力控制装置系统的控制优化,有效提升柔顺控制器的静态特性和动态特性。（4）航空叶片的机器人超声表面强化实验。通过分析柔顺力控制系统的响应性能、控制精度与跟随鲁棒性,验证采用模糊RBF神经网络PID控制方法可以有效提高柔顺力控制装置输出力的响应性能,提高系统动态特性,实现系统的快速调节。设计响应曲面实验法,研究机器人超声强化加工主要工艺因素对强化后的表面粗糙度以及表面硬度的交互影响规律,并获取最优的加工参数组合。钛合金叶片表面经机器人超声强化后形成规则均匀的条纹状强化纹理,表面粗糙度由Ra2.7μm降低到Ra 0.8μm左右,表面硬度从585 HL提高到672 HL左右,表面残余压应力最大可达841 MPa,压应力层深度接近1.2 mm,从而为面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划及柔顺控制技术的实际应用提供可行性参考。
丁宁[2]（2021）在《珩磨油石的结构参数优化及磨削仿真》文中进行了进一步梳理内燃机是舰船海上航行的核心动力装置,其中活塞-缸套系统的稳定性是内燃机高速运转的必要保证,因此有效提高缸套表面的加工质量具有重要意义,需要对珩磨加工参数进行深入研究。为满足可持续生产和绿色制造的要求,降低珩磨加工的碳排放,本文采用拓扑优化的方法轻量化设计油石组件的结构,并用改进粒子群算法对油石表面磨粒的微观形貌进行优化。通过在ABAQUS软件中建立多磨粒磨削有限元模型,研究了珩磨加工参数对磨削力、残余应力和磨削温度的影响规律。论文具体研究内容如下:（1）基于缸套表面珩磨加工特点,在ABAQUS有限元软件中使用SIMP密度惩罚法对油石组件进行拓扑结构优化,以刚度最大作为目标函数,体积分数作为约束条件,获得了较小体积比下惩罚因子和网格尺寸的参数优化组合。（2）为了降低珩磨加工过程中的碳排放,在磨削去除体积和有效磨削面积的约束下,根据油石表面颗粒的磨削行为,建立碳排放计算优化模型。采用改进的粒子群算法,优化油石表面颗粒的形状和分布参数,并对影响碳排放的因素进行了分析。（3）在ABAQUS有限元软件中建立多磨粒磨削珩磨加工仿真模型,基于优化后的油石表面形貌参数,采用不同磨削速度和磨削深度进行仿真,分析了磨削参数对工件表面磨削力、残余应力和温度的影响。（4）研究了磨削仿真中工件和磨粒温度的变化规律,结合工件截面处温度的分布情况,分析了珩磨加工参数对工件表面温度的影响。通过缸套珩磨仿真并与实测的珩磨缸套粗糙度相比较,表明了多磨粒磨削仿真模型的正确有效性。
陈栋梁[3]（2021）在《弧齿锥齿轮机床载荷谱编制研究》文中研究表明可靠性试验是提高弧齿锥齿轮机床可靠性的有效方法,载荷谱是开展可靠性试验必不可少的要素。本文以弧齿锥齿轮机床为研究对象,开展弧齿锥齿轮机床载荷谱编制方法的研究,具体研究内容如下:（1）基于传统弧齿锥齿轮机床展成法加工的几何原理与机床运动学原理,推导切齿过程中切削层瞬时未变形切屑面积的公式。利用材料的Johnson-Cook本构模型对剪切区的剪切应变、应变率以及温度进行推导。采用斜角切削模型,建立展成法加工弧齿锥齿轮的铣削力模型,并利用matlab编制程序。（2）基于弧齿锥齿轮的切齿加工原理,利用UG软件,结合齿轮结构参数、刀盘参数以及机床调整参数对齿坯和刀具进行三维建模。结合UG软件建立的三维模型以及切削加工参数,利用DEFORM软件对弧齿锥齿轮单侧齿面的切齿过程铣削力进行仿真,得到不同切削位置下的铣削力曲线。对理论铣削力曲线和仿真铣削力曲线进行对比分析,验证理论铣削力模型的正确性。（3）采集机床加工的工艺数据,对机床加工工艺进行分类。针对一种型号参数的齿轮加工过程,利用铣削力模型求解出其切齿过程中铣削力的分布,得到弧齿锥齿轮机床载荷频数比例表,在此基础上进行载荷谱的编制。根据不同型号参数实际加工时间分布情况,得到弧齿锥齿轮机床总的加载谱中各级载荷的加载时间占比。以一次切入、切出过程作为一个载荷循环的思想,编制基于切削特性的铣削加载谱。
顾兴士[4]（2020）在《蓝宝石材料的超精密磨削损伤机理与实验研究》文中进行了进一步梳理蓝宝石材料具有独特的晶格结构、良好的光学性能、较高的化学稳定性,而且强度高、硬度大、耐磨损。因此,蓝宝石材料在国防,半导体,生物医学和光学等领域得到了广泛应用。这些应用对蓝宝石元件的制造提出了极高的表面及亚表面质量要求,如蓝宝石整流罩要求纳米级表面粗糙度、无表面/亚表面损伤。蓝宝石是一种典型的硬脆材料,尤其是蓝宝石硬度很大,仅次于金刚石,这使得蓝宝石元件的超精密制造极具挑战性。本文聚焦于蓝宝石的超精密制造技术,开展了超精密磨削损伤机理及实验研究,揭示了蓝宝石材料无损伤超精密磨削临界条件,从而为蓝宝石元件的高效超精密磨削奠定技术基础。论文主要研究内容包括:蓝宝石材料在加工过程中损伤行为及损伤机理的研究、基于声发射技术的蓝宝石损伤演变表征及磨削表面粗糙度在线表征模型的研究、蓝宝石超精密磨削临界条件的研究及砂轮磨粒形状以及磨粒磨损对超精密磨削临界条件影响的研究等。本文首先从蓝宝石的加工损伤机理入手,基于单磨粒刻划实验研究了蓝宝石材料在切削过程中的去除模式和损伤行为。使用高分辨透射电镜分析了蓝宝石材料裂纹萌生机理以及裂纹在材料内部的萌生位置。基于弹性应力场模型研究了蓝宝石的损伤机理以及加工过程中材料的脆性损伤演变模式。这部分的研究为蓝宝石超精密磨削中损伤抑制提供了理论基础。然后,基于声发射技术研究了蓝宝石材料在单磨粒切削过程中的脆性损伤演变规律,分析了不同损伤阶段的声发射信号特征。具体包括:建立了材料裂纹扩展产生的声发射信号理论模型,探讨了不同裂纹扩展长度的声发射信号的波形特征,分析了蓝宝石在磨削加工过程中声发射信号的分形特征和频率特征,并依据信号的分形和频率特征分析了蓝宝石在加工过程中损伤行为的演变。基于以上研究,进一步探讨了声发射信号分形维数对材料损伤演变的表征,基于材料在磨削中裂纹扩展与表面粗糙度的关系,建立了表面粗糙度的表征模型。材料加工过程中裂纹萌生和扩展是影响加工质量的重要因素,本文基于材料磨削过程中裂纹扩展研究了蓝宝石材料在磨削中的损伤机理。本文建立了磨削中单磨粒的磨削力模型,分析了磨削过程中裂纹萌生的临界切削深度,建立了裂纹扩展长度模型,在此基础上分析了不同的磨削模式及相应磨削模式发生转变的临界条件。给出了磨削过程中裂纹扩展临界长度计算方法,并结合裂纹扩展尺寸模型确定了蓝宝石超精密磨削模式的临界条件,并通过实验对其进行了验证,并分析了磨削参数和砂轮参数对超精密磨削模式临界条件的影响。磨削过程中砂轮的磨粒形状和磨损状态是动态变化的,这会严重影响材料在加工过程中的损伤行为。本文基于SPH-FEM有限元仿真和单磨粒刻划实验研究了磨削过程中磨粒形状和磨粒磨损对蓝宝石材料损伤行为和去除模式的影响。分析了磨粒磨损对超精密磨削临界条件的影响,并给出了考虑砂轮磨损的超精密磨削临界切削深度的确定方法。最终通过磨削实验研究了砂轮粒度和结合剂类型对磨削表面质量的影响规律,给出了适用于蓝宝石磨削的砂轮参数（粒度和结合剂）。并在此基础上设计了蓝宝石超精密磨削实验,实现了蓝宝石的无损伤（脆性）超精密磨削。
董永亨[5]（2020）在《球头铣刀铣削表面形貌的建模方法与实验研究》文中指出零件的表面形貌对结合部接触状态、表面磨损、润滑状态、摩擦、振动等均有很大影响,快速获得加工表面的形貌对实现精密制造和智能制造至关重要。球头铣刀由于加工对象适应性强等优点而被广泛应用于航空航天、模具和汽车等行业的零件加工中。然而,对于高精度表面,大部分采用球头铣刀铣削后再抛光的工艺路线,不但耗时耗力而且影响零件表面质量的一致性。随着高速加工技术、多轴控制技术和精密制造技术不断进步和日趋完善,通过球头铣刀精细铣削达到或接近零件的最终表面质量要求已经成为可能。然而,球头铣刀的刀齿形状复杂,切削时刀齿和工件之间的接触点在不断地发生变化,铣削过程中的几何和物理因素对表面形貌形成的影响机理复杂。因此,研究球头铣刀铣削过程中零件加工表面形貌的形成机理以及在不同切削条件下快速生成表面形貌对零件结合性能预测和智能制造有重要的意义。论文从球头铣刀铣削的运动学、静力学和动力学角度出发,以球头铣刀铣削表面形貌的建模与仿真为研究主线,建立铣削过程中的刀齿运动学模型、计算铣削力、分析铣削稳定性、求解振动诱导下刀具和工件的动态位移,在此基础上实现球头铣刀铣削表面形貌的建模与仿真,完成与球头铣刀铣削表面形成相关的主要机理研究,为提高铣削表面质量提供加工参数选择的依据,具体如下:基于齐次坐标变换法则建立球头铣刀铣削加工过程的运动学模型,模型中考虑切削用量对运动的驱动,并考虑刀具姿态调整及径向跳动等的影响,为表面形貌的几何和物理仿真奠定基础。在此基础上,提出球头铣刀铣削表面形貌的几何仿真方法——改进Z-MAP法,完成仿真并分析各参数对刚性刀具-刚性工件系统加工表面形貌的影响规律。提出两种球头铣刀静态铣削力建模方法——改进Z-MAP法和半解析法,分别提出这两种方法所对应的刀具和工件瞬时切触区域的识别方法,基于牛顿法等提出未变形切屑厚度的计算方法,并辨识出刀齿作用位置角相关的切削力系数,采用齐次坐标变换和数值积分原理求解出刀具在X、Y和Z向的瞬时作用力,在此基础上比较两种切削力建模方法的不同。建立球头铣刀切削状态方程,提出变时滞再生效应作用下的球头铣刀铣削过程动态稳定性的求解方法。将球头铣刀柔性铣削系统分成三种:柔性刀具-刚性工件、刚性刀具-柔性工件和柔性刀具-柔性工件,分别建立再生振动效应和变时滞特性作用下的动力学方程,在此基础上,提出考虑变时滞特性的系统稳定性分析及刀具与工件动态位移求解的全离散方法。根据刀具和工件动态位移的时间历程,提出球头铣刀铣削过程运动学方程的修正方法,并基于Z-MAP法和泰勒公式建立柔性系统铣削表面形貌的物理仿真方法,在此基础上,以球头铣刀铣削7050-T6为例,分析各个加工参数对不同柔性铣削系统中刀具和工件动态位移及其表面形貌的影响规律,为实际加工中切削参数的选择和表面质量的改善提供依据。
王瑶[6]（2020）在《深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工后表层特性及疲劳性能的影响》文中研究说明TC4钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金,它的密度小强度高,对温度的耐受程度高且不易腐蚀,在航空航天等方面应用广泛。在实际应用中,TC4钛合金的失效和表层特性及疲劳性能对材料的损伤影响较大。考虑到深冷处理和滚磨光整加工分别作为一种热处理工艺和机械加工工艺对TC4钛合金的各项性能有显着影响,为更准确阐明深冷预处理对TC4钛合金在滚磨光整加工过程中表层特性以及疲劳性能的影响及机理,本文对TC4钛合金进行不同时间的深冷处理,研究深冷处理对TC4钛合金性能的影响,并对深冷预处理前后的TC4钛合金在滚磨光整加工过程中表面质量及疲劳寿命进行分析,结合离散元仿真分析其加工机理及加工效果的区别。主要的研究结果及结论如下:（1）深冷处理前后TC4钛合金表面性能的变化规律表现为,深冷处理后TC4钛合金部分β相组织转变为次生α′相,且β相向α′相的转变有一定的加速作用。深冷处理11h的TC4钛合金硬度最大,50h后硬度无大幅变化,趋于稳定。轧制板材TC4钛合金的晶粒会形成存在一定方向性的位错网络,在冷缩力与内应力释放的作用下,深冷处理使得TC4钛合金的组织更加均匀化,材料的均匀性与致密性得到明显改善,引起了TC4钛合金工件的强韧化。（2）深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工表面质量的影响机理的研究结果表明,深冷处理能够明显提升TC4钛合金的滚磨光整加工效率。深冷处理11h后的TC4钛合金试件在滚磨光整加工过程中表面粗糙度的降低情况明显优于未经深冷的试件,其中Ra降低值是未深冷的162.1%,Rz降低值是未深冷的208.6%;材料去除率高于未经深冷情况下的,但是总体的材料去除率较低,区别并不明显;表面加工纹理、表面光整度和表面完整性的提高较未深冷的更明显,表面各向异性得到改善,各向同性趋势逐渐明显。（3）利用疲劳寿命仿真软件FE-SAFE探究深冷处理-滚磨光整加工对TC4钛合金表面质量的改善对其疲劳寿命的影响及机理。研究结果表明,深冷预处理对于TC4钛合金的疲劳性能有良好的延寿效果。TC4钛合金表面粗糙度值降低,疲劳寿命有所提高,但是在粗糙度较小表面足够光滑时,表面粗糙度对工件的疲劳寿命的影响很小。滚磨光整加工后的工件表面会引入残余压应力,在残余压应力作用下的TC4钛合金的疲劳寿命更大,是同等大小残余拉应力下的1.782倍,疲劳寿命在随着残余压应力的加大而提高。表面粗糙度和残余应力对TC4钛合金的疲劳寿命的影响存在交互作用,残余应力是对提升疲劳寿命的主效应。（4）通过离散元法研究深冷处理前后TC4钛合金滚磨光整加工过程中加工介质的加工流态以及工件的受力、磨损等方面的变化。在传动比i=-1时,加工介质出现滑移层,从而形成强制流动,运动过程中工件在纵向深度距离滚筒底部15mm到20mm的基本水平面上以近似椭圆形的轨迹在加工流态的摩擦区和挤压区之间运动,工件的能量和速度都呈现周期性变化,深冷处理前后速度无明显变化但深冷处理后的接触能量较未深冷的有所降低。深冷后的磨损量是未经深冷的1.44到1.77倍之间,表面平均磨损深度从0.0089mm变为0.0138mm,比起滑擦和刻划作用,工件主要受滚抛磨块的碰撞和滚压作用。
岳超[7]（2020）在《工业机器人加工系统刚度特性分析及铣削稳定性研究》文中认为目前,工业机器人凭借其运动空间大、操作灵活等优势,在航天舱体、飞机蒙皮、轮船叶片等大型构件的加工中已经有所应用,不过由于工业机器人存在刚度弱、绝对定位精度低等劣势,易导致加工零件的尺寸精度低、表面质量差等问题时有发生。为了保证工业机器人稳定、可靠地实施加工,同时保证加工质量,本文主要开展以下方面研究。首先,采用微元法对机器人铣削过程进行铣削力建模,并通过机器人正交切削实验基于二次回归模型完成铣削力系数辨识。然后将特定切削参数组合条件下计算得到的铣削力系数代入MATLAB编写的铣削力程序进行计算从而验证了铣削力系数辨识模型的正确性。此外,通过在ABAQUS中建立6061铝合金三维铣削仿真模型,得到了铣削力及零件表面粗糙度。并将仿真结果与实验中采集的数据进行对比分析,验证了仿真模型的有效性,说明通过有限元仿真能够对机器人铣削过程进行预测。然后,综合考虑机器人关节刚度以及主轴-刀具系统刚度建立了机器人加工系统的综合刚度场,并以铣削平面内刚度性能为指标绘制了机器人加工系统末端在零件加工表面刚度性能分布云图。通过对比加工实验中的实测变形值和计算变形值,验证了在考虑主轴-刀具系统刚度后建立的综合刚度场更接近实际情况。最后,以机器人铣削厚工件为应用背景,只考虑机器人加工系统的动态特性,将机器人加工系统等效为二维质量-弹簧-阻尼系统。基于再生颤振原理对机器人铣削过程建立动态铣削力模型,并且引入零阶频域法绘制颤振稳定性叶瓣图。对两把不同的铣刀,在相同的七个冗余角下分别实施刀尖点模态试验,得到对应的模态参数,并分析了刀具悬伸长度对模态参数的影响。最后分析了机器人末端处于不同冗余角下的颤振稳定性叶瓣图的差异性,并结合模态试验结果,分别讨论了固有频率、阻尼比、模态刚度以及径向切宽对机器人铣削颤振稳定性叶瓣图的影响,从而为今后机器人铣削颤振的抑制提供理论指导。
付祥夫[8]（2020）在《车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性》文中指出大螺距螺纹件作为数控龙门移动立式车铣床和数控大型多工位压力机的关键部件,其车削加工时具有大进给、大切深和低转速的特点,由此导致切削速度与进给速度匹配不合理,切削力倍增,进而造成工艺系统发生强烈振动。非线性多强场耦合作用下,刀具与工件之间的颤振改变刀-工摩擦副之间的接触关系,导致其摩擦学系统呈现动态变化,进而造成刀具磨损形态发生改变,并致使大螺距螺杆车削过程中的稳定性难以得到保证,无法完成大螺距螺纹面的高品质加工,成为大螺距螺杆切削效能大幅度提高的瓶颈。本文针对车削加工大螺距螺杆存在的上述问题,进行车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性研究。通过研究大螺距螺杆车削加工工艺系统动力学特性,揭示切削刀具振动与磨损交互作用规律和耦合机制;进一步结合工件加工精度和表面质量预测,提出切削稳定性控制方法。对确保大螺距螺纹件高品质加工,完善车削大螺距螺纹刀具设计理论,推动高效切削技术的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。主要内容包括:基于“广义动力学空间”概念,扩大动力学研究的空间尺度,将整个切削加工系统作为一个整体进行研究。考虑振动造成刀具实际工作角度的变化和“类再生效应”造成瞬时切削层厚度的变化,构建大螺距螺杆瞬时切削力模型;构建大螺距螺杆车削工艺系统动力学模型,表征工艺系统在切削力及机床主轴等驱动机构不平衡运转载荷激励下的动力学行为;考虑刀具空间位置对工艺系统的动态变化影响,构建大螺距螺杆车削工艺系统刚度场和模态场仿真模型;通过所建立机床-刀具、机床-工件的频响函数,叠加机床激励和切削力对大螺距螺纹车削加工系统的影响,构建基于广义动力学空间大螺距螺纹车削工艺系统综合频响模型。车削大螺距螺纹刀具磨损的摩擦学行为与其动力学行为紧密联系。通过对刀具振动信号和刀具磨损量在时间历程下轮廓曲线进行互相关分析,建立二者非线性关系方程;通过振动作用下的大螺距螺纹车削仿真模型,对振动振频和振幅影响温度场、应力场和刀具磨损量的成因进行分析;研究车削大螺距螺纹刀具表面振动磨损形态、磨损量演变过程与切削力和刀具振动交互作用影响规律,构建振动影响下的大螺距螺纹车削刀具磨损模型,阐明刀具振动磨损耦合机制;通过对刃口结构和切削参数的优选,抑制振动对磨损的影响,提出刃口刃形保持性控制方法。从而实现刃口磨损均匀,提高刀具寿命。大螺距螺纹面的加工精度和表面质量直接影响着大螺距螺杆的使役性能。建立在工件坐标系下三维移动力作用的大螺距螺杆振动力学模型;建立了工件自激和刀-工耦合振动下的工件加工精度预测模型,分析了振动对螺杆大径、小径及左、右螺纹面牙型半角精度的影响程度;建立刀-工耦合振动下的表面形貌预测模型,分析了振动对工件表面轮廓线波形的影响规律;构建表面粗糙度与振动加速度信号特征值的关系方程,表征切削过程中振动对表面形貌的影响机制;通过大螺距螺纹件专用跟刀架来提高工件整体的刚性,抑制工件振动,从而有效提高工件加工精度和表面质量。切削稳定性能够保证大螺距螺杆高品质创成加工。通过对大螺距螺杆车削加工工艺路线的合理规划,提出车削大螺距螺杆加工工序;采用人工蜂群算法对精加工切削参数进行多目标优化,并基于动力学稳定域和瞬时切削力模型进行切削参数优选;以机械加工工艺路线（加工工序、加工机床、加工刀具和进刀方向）、切削参数和加工精度及加工表面一致性为优化变量,以车削稳定性为优化目标,建立大螺距螺杆车削稳定性控制模型,进行大螺距螺纹稳定性实验,验证大螺距螺纹车削工艺系统控制方法可靠性。
何源[9]（2020）在《细长螺杆转子复杂曲面精密加工技术研究》文中提出随着工业和经济的发展,我国制造业发展迅速,各类螺旋曲面的产品越来越多的应用于航天、造船、能源、运输等领域。螺杆转子作为螺杆泵等设备的关键零件,其制造精度很大程度影响整机质量。在以往螺杆转子精加工工序中,通常采用精铣、手工磨削以及布轮磨削等加工方式。本文针对细长螺杆转子的精密磨削加工进行研究,设计一套适用于细长螺杆转子的磨削装置,并以五头螺杆作为加工对象,对其磨削加工轨迹、接触压力、去除模型和加工参数等问题进行了理论分析与实验验证。具体成果如下:（1）基于螺旋曲面特点提出了并联型磨削加工方案,在此基础上设计了砂带磨削加工装置;通过研究加工原理,建立了刀具和工件的坐标系,并对五头螺杆的砂带磨削加工轨迹进行规划;利用仿真软件进行运动仿真,验证了理论计算的正确性,为后续分析提供理论基础。（2）通过对该磨削装置在加工时涉及的接触问题进行分析,对接触轮式接触问题和自由式砂带接触问题分别采用半解析方法和几何近似法进行研究;通过计算获得接触力的分布状态以及接触面积。利用有限元仿真软件对上述计算方法进行仿真,验证了接触问题理论计算的准确性。（3）基于ThunderGBM算法和单因素试验数据,建立了砂带磨削去除效率预测模型,同时研究了不同参数对去除效率的影响,并对磨削加工结果进行了预测。（4）针对加工中存在的磨削装置安装摆角问题,提出了基于预估变形量的摆角选取最优化模型,得出了理论最佳摆角;并利用有限元仿真软件对不同摆角下的接触情况进行仿真,从磨削面积大小和磨削去除均匀性两个方面分别分析,验证了摆角最优化算法的适用性。最后,通过实际磨削加工,验证了本文相关理论成果的实用性和计算正确性。本课题开展的多头螺杆砂带磨削理论研究不仅可以促进砂带磨削理论的完善,而且对实现螺杆高精、高效磨削有着十分重要的意义。螺杆类零件应用广泛,涉及诸多领域,螺杆的加工精度要求极高,如何实现高精度螺杆表面磨削加工,有着重要的工程应用意义。
石梦[10]（2020）在《非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究》文中提出目前模具行业正朝着高精度、自动化生产的方向发展。软固结磨粒气压砂轮作为一种柔性的光整加工方法,与工业机器人组成的柔性砂轮光整系统实现了对复杂模具曲面的自动化抛光工作。以往对柔性砂轮抛光的研究基本上是通过改变砂轮相关实验参数,从而提高砂轮加工效率并降低工件表面粗糙度。相关研究已取得初步成效,但是在加工复杂曲率的表面时,若忽略曲率变化所带来的砂轮内部相关变化将会给柔性砂轮抛光质量的提升造成瓶颈。针对上述问题,为实现对复杂曲面的可重复性、确定性的抛光,需要对非一致曲率表面的气压砂轮加工特性进行研究。本文提出了一种软固结磨粒群剪胀本构模型。研究了非一致曲率条件下的微观磨粒接触力学与宏观砂轮力学体系之间的联系,建立了非一致曲率条件下的软固结磨粒气压砂轮试验平台,并通过相应仿真、测力试验以及加工试验研究了曲率以及下压量对工件表面质量的影响。并建立了气压砂轮材料去除模型,主要研究内容如下:（1）从细观角度分析了软固结磨粒气压砂轮中磨粒群的剪胀效应,首先从软固结磨粒群的剪胀机理开始分析,通过引入孔隙比定义的状态参量反应软固结磨粒群内部状态的变化,建立了基于相变状态的软固结磨粒剪胀本构模型;其次分析了砂轮在非一致曲率条件下砂轮内部的变形服从高斯分布;结合气压砂轮的双层弹性力学体系建立了非一致曲率下的砂轮接触力学模型。（2）分析软固结磨粒群中磨粒接触模型,并基于JKR理论建立了软固结磨粒接触模型。采用离散元分析软件EDEM数值模拟了软固结磨粒气压砂轮在加工非一致曲率表面时,磨粒粘结层内部磨粒接触力的传递过程,以及对工件产生的接触力。得出以下规律:（1）在不同工件曲率表面下,砂轮与工件形成的抛光接触区大小不同,工件接触区曲率半径与砂轮曲率半径拟合程度越高,形成的接触区越大,抛光效率越高,且由于曲率引起的砂轮变形情况不同,颗粒间的接触力网因此有较大差异;（2）曲率半径为（将凹面的曲率半径定义为负）-35mm与+35mm下砂轮与工件表面的接触力大小相差50.8%;（3）砂轮加工凸面曲率的工件表面时,接触区形状呈现出非圆形,在砂轮脱离工件表面处,有加工缺失区域。在砂轮的下压量为1.5mm时,这种磨粒区域性缺失问题得到明显改善。（3）通过试验研究软固结磨粒气压砂轮的加工特性。建立接触区内磨粒速度模型,结合第二章建立的砂轮加工力学模型。对传统Preston方程进行修正,提出了工件曲率修正因子与剪胀效应修正因子,建立了非一致曲率表面下的砂轮材料去除模型。搭建非一致曲率工件的气压砂轮光整加工试验平台,首先对砂轮加工接触力模型进了验证,接触力理论模型基本可以使用。研究曲率以及下压量对的砂轮加工表面质量的影响,通过对设置9组曲率与下压量的正交试验,对工件进行材料去除实验,在凹面曲率条件下得到了23～39nm的加工表面。并对比了砂轮材料去除量与材料去除理论模型,结果表明:理论理论模型与实际材料去除规律具有很高的拟合程度,可以用于非一致曲率表面下的气压砂轮试验中材料去除的定量分析。
二、圆环坐标系的建立及其在塑性加工中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、圆环坐标系的建立及其在塑性加工中的应用（论文提纲范文）
（1）面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 相关技术研究综述 |
| 1.2.1 航空叶片表面强化的研究现状 |
| 1.2.2 超声表面强化技术的研究现状 |
| 1.2.3 机器人自由曲面加工技术的研究现状 |
| 1.3 关键问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 稀土超磁致伸缩换能器的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 面向航空叶片表面的机器人超声强化系统 |
| 2.3 稀土超磁致伸缩换能器的特性分析 |
| 2.3.1 换能器的整体结构分析 |
| 2.3.2 稀土超磁致伸缩材料特性分析 |
| 2.3.3 复合振子的振速比分析 |
| 2.4 稀土超磁致伸缩换能器的有限元分析 |
| 2.4.1 复合振子的模态分析 |
| 2.4.2 换能器的有限元磁场分析 |
| 2.5 稀土超磁致伸缩换能器的性能测试 |
| 2.5.1 换能器的电源选配 |
| 2.5.2 换能器的输出振幅测试 |
| 2.5.3 换能器的超声表面强化加工测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TC4 钛合金表面超声强化动力响应模型 |
| 3.2.1 TC4 钛合金的非线性等向强化与随动硬化本构模型 |
| 3.2.2 超声表面强化动力冲击响应 |
| 3.2.3 超声表面强化工具头运动状态仿真分析 |
| 3.3 面向航空叶片表面超声强化的机器人运动路径规划 |
| 3.3.1 超声强化工具头加工接触点规划 |
| 3.3.2 机器人超声强化路径行距规划 |
| 3.4 超声强化工具头在机器人运动空间中的位姿表达 |
| 3.4.1 机器人与末端超声强化装置的联合运动学分析 |
| 3.4.2 基于四元数球面立体插值的工具头姿态轨迹规划 |
| 3.5 叶片表面的机器人超声强化运动路径规划仿真 |
| 3.5.1 机器人超声表面强化系统坐标变换 |
| 3.5.2 机器人超声表面强化运动路径规划仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 机器人超声表面强化接触力柔顺控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机器人超声表面强化的力/位控制方法 |
| 4.3 柔顺力控制装置模型参数辨识 |
| 4.3.1 柔顺力控制装置传递函数模型 |
| 4.3.2 柔顺力控制装置传递函数模型参数辨识 |
| 4.4 柔顺力控制装置输出接触力的模糊PID控制 |
| 4.4.1 接触力的模糊控制 |
| 4.4.2 接触力的模糊PID控制方法 |
| 4.4.3 接触力模糊PID控制仿真研究 |
| 4.5 柔顺力控制装置输出接触力的模糊RBF神经网络PID控制 |
| 4.5.1 模糊RBF神经网络PID控制原理 |
| 4.5.2 接触力模糊RBF神经网络PID控制器设计 |
| 4.5.3 接触力模糊RBF神经网络PID控制仿真研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 航空叶片表面的机器人超声强化实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔顺力控制装置软硬件控制平台的实现 |
| 5.3 接触力柔顺控制算法实验研究 |
| 5.3.1 接触力柔顺控制算法实验方案 |
| 5.3.2 接触力阶跃响应实验 |
| 5.3.3 接触力正弦跟随实验 |
| 5.4 单条路径下柔顺力控制装置输出力控制算法实验研究 |
| 5.5 机器人超声表面强化加工参数优化实验研究 |
| 5.5.1 响应曲面设计法实验方案 |
| 5.5.2 回归方程模型的建立与分析 |
| 5.5.3 表面强化质量的响应曲面分析 |
| 5.6 钛合金航空叶片的机器人超声强化质量评价 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）珩磨油石的结构参数优化及磨削仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 珩磨加工的研究现状 |
| 1.2.2 珩磨油石低碳优化的研究现状 |
| 1.2.3 珩磨工艺参数的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 油石组件的拓扑结构优化 |
| 2.1 ABAQUS拓扑结构优化 |
| 2.2 拓扑优化模型 |
| 2.3 拓扑优化的仿真结果对比 |
| 2.3.1 体积分数对拓扑优化的影响 |
| 2.3.2 惩罚因子对拓扑优化的影响 |
| 2.3.3 网格划分对拓扑优化的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 油石表面磨粒的参数优化 |
| 3.1 油石珩磨过程分析 |
| 3.1.1 磨粒行为描述 |
| 3.1.2 磨削约束条件 |
| 3.2 优化目标及方法 |
| 3.2.1 碳排放数学模型 |
| 3.2.2 改进粒子群优化算法 |
| 3.2.3 初始参数设置 |
| 3.3 磨粒位置及形状优化 |
| 3.3.1 磨粒位置分布及压力值 |
| 3.3.2 油石表面形貌优化结果 |
| 3.4 碳排放量的影响因素及对比分析 |
| 3.4.1 磨粒的形状角和高度对碳排放量的影响 |
| 3.4.2 碳排放量数值对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多磨粒珩磨加工有限元仿真研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.1.1 有限元方法 |
| 4.1.2 材料失效准则 |
| 4.2 多磨粒磨削有限元模型 |
| 4.2.1 多磨粒几何分布模型的建立 |
| 4.2.2 磨削仿真材料本构模型及参数 |
| 4.3 磨削仿真中对磨削力的分析 |
| 4.3.1 磨削速度对磨削力的影响 |
| 4.3.2 磨削深度对磨削力的影响 |
| 4.3.3 磨削参数的对比分析 |
| 4.4 磨削仿真中对工件残余应力的分析 |
| 4.4.1 沿工件截面处残余应力点的选取 |
| 4.4.2 磨削速度对残余应力的影响 |
| 4.4.3 磨削深度对残余应力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 珩磨温度的仿真分析和粗糙度的实验研究 |
| 5.1 多磨粒磨削的基本传热理论 |
| 5.1.1 传热问题基本方程 |
| 5.1.2 初始条件和边界条件 |
| 5.2 多磨粒磨削温度有限元仿真分析 |
| 5.2.1 磨削速度对磨削温度的影响 |
| 5.2.2 磨削深度对磨削温度的影响 |
| 5.2.3 工件截面沿深度方向温度分布 |
| 5.3 仿真与实验的粗糙度对比 |
| 5.3.1 珩磨实验设备 |
| 5.3.2 缸孔表面粗糙度的评价标准 |
| 5.3.3 多磨粒磨削加工表面的形貌分析 |
| 5.3.4 磨削表面粗糙度实验对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（3）弧齿锥齿轮机床载荷谱编制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外发展现状及发展 |
| 1.2.1 弧齿锥齿轮机床铣削力建模国内外研究现状 |
| 1.2.2 载荷谱应用的国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究的工作与篇章结构 |
| 1.3.1 研究的主要工作 |
| 1.3.2 文章的篇章结构 |
| 2 弧齿锥齿轮机床铣削力建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弧齿锥齿轮机床切齿原理分析 |
| 2.3 弧齿锥齿轮齿面离散方程建立及求解 |
| 2.4 瞬时未变形切屑切削宽度和厚度计算 |
| 2.5 材料本构模型 |
| 2.6 铣削力模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 弧齿锥齿轮铣削力仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 刀具和齿坯三维建模 |
| 3.3 切齿过程铣削力仿真与分析 |
| 3.3.1 DEFORM软件介绍 |
| 3.3.2 切削模拟参数设置 |
| 3.3.3 铣削力仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 载荷谱编制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单一载荷特性研究 |
| 4.2.1 加工参数的处理 |
| 4.2.2 载荷谱编制研究 |
| 4.3 试验加载谱的建立 |
| 4.3.1 加载谱合成 |
| 4.3.2 加载方案 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（4）蓝宝石材料的超精密磨削损伤机理与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 蓝宝石的机械加工损伤行为研究 |
| 1.2.2 蓝宝石表面的磨削加工研究 |
| 1.2.3 硬脆材料超精密磨削损伤机理研究 |
| 1.2.4 硬脆材料磨削加工中声发射技术的应用研究 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 蓝宝石材料去除中的损伤模式和损伤机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于金刚石单颗磨粒刻划的蓝宝石损伤模式的研究 |
| 2.2.1 单磨粒刻划实验设计及实验装置 |
| 2.2.2 蓝宝石刻划表面损伤模式分析 |
| 2.3 蓝宝石材料塑性机制加工下亚表层损伤行为研究 |
| 2.3.1 蓝宝石刻划亚表面TEM样品制备 |
| 2.3.2 蓝宝石材料塑性机制加工下亚表层损伤分析 |
| 2.4 基于弹性应力场模型的蓝宝石材料损伤机理分析 |
| 2.4.1 基于压痕实验的蓝宝石力学性能研究 |
| 2.4.2 弹性应力场解析模型的建立 |
| 2.4.3 蓝宝石材料塑性加工机制下损伤机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于AE信号的蓝宝石损伤演变及表面粗糙度表征研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 声发射信号的分形分析 |
| 3.3 基于声发射信号分形特征的蓝宝石损伤演变机制研究 |
| 3.3.1 裂纹扩展的AE信号波形 |
| 3.3.2 蓝宝石加工中脆性损伤的AE特征研究 |
| 3.3.3 蓝宝石损伤演变中的声发射信号分形特征分析 |
| 3.4 基于AE分形特征的磨削表面粗糙度表征方法研究 |
| 3.4.1 磨削表面粗糙度与裂纹扩展的关系模型 |
| 3.4.2 蓝宝石材料磨削加工中AE信号分析 |
| 3.4.3 基于AE信号分析的磨削表面粗糙度表征模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 蓝宝石材料超精密磨削机理及临界条件研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于裂纹扩展的超精密磨削机理研究 |
| 4.2.1 超精密磨削中单颗磨粒的磨削力模型 |
| 4.2.2 单磨粒磨削中裂纹萌生临界切削深度分析 |
| 4.2.3 硬脆材料磨削中裂纹扩展长度模型 |
| 4.2.4 硬脆材料磨削加工磨削模式分析 |
| 4.2.5 硬脆材料超精密磨削裂纹临界长度计算 |
| 4.3 蓝宝石材料超精密磨削临界条件研究 |
| 4.3.1 蓝宝石超精密磨削临界条件分析 |
| 4.3.2 超精密磨削临界条件的实验研究 |
| 4.4 蓝宝石材料超精密磨削磨粒临界切削深度影响因素分析 |
| 4.4.1 磨削深度对磨粒临界切削深度的影响研究 |
| 4.4.2 砂轮直径对磨粒临界切削深度的影响研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 磨粒形貌对蓝宝石材料超精密磨削的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 蓝宝石材料单磨粒磨削的SPH-FEM仿真模型 |
| 5.2.1 SPH-FEM方法概述 |
| 5.2.2 SPH-FEM切削模型的建立 |
| 5.3 磨粒形状对蓝宝石材料去除和损伤的影响研究 |
| 5.3.1 单磨粒刻划实验 |
| 5.3.2 磨粒前角和顶角对蓝宝石材料去除和损伤的影响研究 |
| 5.3.3 磨粒切削刃对蓝宝石材料去除和损伤的影响研究 |
| 5.4 磨粒磨损对蓝宝石材料去除和损伤的影响研究 |
| 5.5 蓝宝石材料的无损伤超精密磨削实验研究 |
| 5.5.1 砂轮参数对磨削表面质量的影响 |
| 5.5.2 磨粒磨损对超精密磨削临界条件的影响研究 |
| 5.5.3 磨削参数的选择方法 |
| 5.5.4 蓝宝石的磨削实验研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）球头铣刀铣削表面形貌的建模方法与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 铣削力建模与仿真研究的现状 |
| 1.2.2 铣削稳定性分析的研究现状 |
| 1.2.3 铣削表面形貌建模与仿真方法的研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容及结构 |
| 2 球头铣刀铣削的运动学建模及其表面形貌的几何仿真 |
| 2.1 刀齿运动参考坐标系的建立 |
| 2.2 球头铣刀加工过程中的运动学建模 |
| 2.2.1 刀具坐标系下刀齿的数学建模 |
| 2.2.2 主轴随动坐标系下刀具坐标系的数学建模 |
| 2.2.3 瞬时进给坐标系下主轴随动系的数学建模 |
| 2.2.4 工件坐标系下瞬时进给坐标系的数学建模 |
| 2.3 球头铣刀铣削表面形貌的几何仿真 |
| 2.3.1 基于改进Z-MAP法的仿真方法 |
| 2.3.2 表面形貌几何仿真方法的实验验证 |
| 2.3.3 刚性铣削系统中加工参数对球头铣刀铣削表面形貌影响的仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 球头铣刀瞬时静态铣削力的建模与仿真 |
| 3.1 球头铣刀瞬时静态铣削力建模的概述 |
| 3.2 基于改进Z-MAP法的球头铣刀瞬时静态铣削力建模 |
| 3.2.1 刀-工切触状态识别 |
| 3.2.2 瞬时未变形切屑厚度求解 |
| 3.2.3 切削力系数的辨识 |
| 3.3 基于半解析法的球头铣刀瞬时静态铣削力建模 |
| 3.3.1 垂直加工时的刀-工切触区域识别 |
| 3.3.2 倾斜加工时刀-工切触区域的识别 |
| 3.3.3 未变形切屑厚度及时滞量的求解 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 实验装置和仪器 |
| 3.4.2 实验方法 |
| 3.4.3 实验和仿真结果的比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 球头铣刀铣削的动力学建模及稳定性分析 |
| 4.1 球头铣刀铣削的动力学模型 |
| 4.1.1 柔性刀具-刚性工件铣削系统的动力学方程 |
| 4.1.2 刚性刀具-柔性工件铣削系统的动力学方程 |
| 4.1.3 柔性刀具-柔性工件铣削系统的动力学方程 |
| 4.2 球头铣刀动态铣削系统的稳定性求解 |
| 4.2.1 全离散法概述 |
| 4.2.2 基于改进全离散法的球头铣刀铣削稳定性预报 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.3.1 实验软硬件 |
| 4.3.2 实验及其结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 考虑工艺系统动态位移的球头铣刀铣削表面形貌的物理仿真 |
| 5.1 振动诱导的刀具和工件动态位移的求解 |
| 5.2 考虑刀具和工件动态位移的刀齿运动学建模 |
| 5.3 考虑刀具和工件动态位移的表面形貌仿真方法 |
| 5.4 实验验证 |
| 5.5 柔性铣削系统中加工参数对球头铣刀铣削表面形貌影响的仿真分析 |
| 5.5.1 每齿进给量的影响 |
| 5.5.2 切削行距的影响 |
| 5.5.3 前倾角的影响 |
| 5.5.4 侧倾角的影响 |
| 5.5.5 吃刀深度的影响 |
| 5.6 本章总结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间主要研究成果 |
| 发表论文 |
| 参与项目 |
| 申请专利 |
（6）深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工后表层特性及疲劳性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钛及钛合金综述 |
| 1.2.1 钛及钛合金的简介及性质 |
| 1.2.2 钛合金的种类及应用 |
| 1.2.3 TC4钛合金简介 |
| 1.3 提高钛合金性能的工艺研究 |
| 1.3.1 提高钛合金表面质量的工艺研究 |
| 1.3.2 提高钛合金疲劳性能的工艺研究 |
| 1.4 钛合金表面改性技术的研究进展 |
| 1.4.1 深冷处理工艺 |
| 1.4.2 滚磨光整加工技术 |
| 1.5 研究背景及主要研究内容 |
| 1.5.1 研究背景及意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第二章 实验材料设备及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备及方法 |
| 2.2.1 深冷处理设备及方法 |
| 2.2.2 滚磨光整加工设备及方法 |
| 2.3 实验结果的表征 |
| 2.3.1 金相组织观察 |
| 2.3.2 显微硬度测试 |
| 2.3.3 表面粗糙度测试 |
| 2.3.4 材料去除率表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工表面质量的影响 |
| 3.1 深冷处理对TC4钛合金的影响 |
| 3.1.1 深冷处理对TC4钛合金显微硬度的影响 |
| 3.1.2 深冷处理对TC4钛合金显微组织的影响 |
| 3.2 深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工表面粗糙度的影响 |
| 3.2.1 实验方案 |
| 3.2.2 实验结果分析 |
| 3.3 深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工材料去除率的影响 |
| 3.4 深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工表面形貌的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工疲劳寿命的影响 |
| 4.1 ABAQUS/FE-SAFE软件简介 |
| 4.2 基于ABAQUS的静强度分析 |
| 4.2.1 建模与前处理 |
| 4.2.2 静强度仿真结果分析 |
| 4.3 深冷处理-滚磨光整加工下疲劳寿命分析 |
| 4.3.1 疲劳算法的选择 |
| 4.3.2 载荷信息的设置 |
| 4.3.3 材料参数的设置 |
| 4.3.4 表面完整性参数设置 |
| 4.4 TC4钛合金表面质量的变化对疲劳寿命的影响 |
| 4.4.1 表面粗糙度对疲劳寿命的影响 |
| 4.4.2 残余应力对疲劳寿命的影响 |
| 4.4.3 因子实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 深冷处理前后TC4钛合金在滚磨光整加工过程的离散元模拟分析 |
| 5.1 离散元法综述 |
| 5.1.1 离散元法简介 |
| 5.1.2 离散元法的应用 |
| 5.1.3 EDEM软件介绍 |
| 5.2 仿真试验设计 |
| 5.2.1 离心式滚磨设备几何建模 |
| 5.2.2 试验工件几何建模 |
| 5.2.3 参数设置 |
| 5.3 立式离心滚磨光整加工过程的加工流态分析 |
| 5.4 深冷处理前后TC4钛合金在滚磨光整加工中的能量和速度分析 |
| 5.5 深冷处理前后TC4钛合金在滚磨光整加工中的磨损深度变化分析 |
| 5.5.1 Archard磨损模型 |
| 5.5.2 磨损深度结果分析 |
| 5.6 深冷处理前后TC4钛合金在滚磨光整加工仿真中的受力变化分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）工业机器人加工系统刚度特性分析及铣削稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 加工系统刚度建模研究现状 |
| 1.2.2 铣削颤振稳定性研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状综述 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 铣削力建模与数值模拟 |
| 2.1 铣削力建模 |
| 2.2 平稳切削条件下铣削力系数辨识实验 |
| 2.2.1 铣削力系数辨识模型 |
| 2.2.2 铣削力系数辨识实验及结果 |
| 2.3 6061铝合金三维铣削有限元模拟 |
| 2.3.1 工件和刀具的三维几何模型 |
| 2.3.2 本构方程和材料属性 |
| 2.3.3 材料失效分离准则 |
| 2.3.4 三维铣削有限元模型建立 |
| 2.3.5 仿真结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 工业机器人加工系统综合刚度场建模 |
| 3.1 机器人加工系统运动学建模 |
| 3.2 雅克比矩阵计算 |
| 3.3 综合刚度场建模 |
| 3.3.1 机器人关节刚度建模 |
| 3.3.2 主轴-刀具系统刚度建模 |
| 3.3.3 综合刚度场特性分析 |
| 3.4 机器人铣削变形误差实验分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 机器人铣削颤振稳定性分析 |
| 4.1 动态铣削力建模 |
| 4.2 铣削颤振稳定域频域解析法 |
| 4.3 机器人加工系统模态试验 |
| 4.3.1 模态分析理论 |
| 4.3.2 试验设计 |
| 4.3.3 结果分析 |
| 4.3.4 刀具悬长对模态参数影响分析 |
| 4.4 机器人铣削颤振稳定性影响因素分析 |
| 4.4.1 末端冗余角对稳定域的影响 |
| 4.4.2 模态参数对稳定域的影响 |
| 4.4.3 径向切宽对稳定域的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 工艺系统动力学特性国内外研究现状 |
| 1.2.1 工艺系统动力学建模 |
| 1.2.2 工艺系统刚度场研究 |
| 1.2.3 工艺系统模态研究 |
| 1.2.4 工艺系统频响研究 |
| 1.3 刀具振动和磨损耦合机制国内外研究现状 |
| 1.4 工件振动响应及加工精度和表面形貌国内外研究现状 |
| 1.4.1 工件振动响应 |
| 1.4.2 工件加工精度 |
| 1.4.3 工件表面形貌 |
| 1.5 螺纹件加工工艺国内外研究现状 |
| 1.6 目前研究存在的主要问题 |
| 1.7 课题来源及研究内容 |
| 第2章 基于广义动力学空间大螺距螺杆车削工艺系统动力学特性研究 |
| 2.1 大螺距螺纹车削广义动力学空间概述 |
| 2.1.1 大螺距螺纹车削广义动力学空间概念 |
| 2.1.2 大螺距螺纹车削广义动力学空间振动来源 |
| 2.1.3 大螺距螺纹车削广义动力学空间激励来源 |
| 2.2 考虑振动和刀具磨损影响的瞬时切削力构建 |
| 2.2.1 考虑刀具磨损的螺纹车刀左右切削刃受力分析 |
| 2.2.2 振动作用下螺纹车刀几何角度参数建模 |
| 2.2.3 考虑“类再生效应”的瞬时切削力建模 |
| 2.3 大螺距螺杆车削工艺系统动力学模型构建 |
| 2.4 大螺距螺杆车削工艺系统广义模态和刚度场 |
| 2.4.1 广义模态和刚度场概念 |
| 2.4.2 广义模态场分析 |
| 2.4.3 广义刚度场分析 |
| 2.5 大螺距螺杆车削工艺系统综合频响 |
| 2.5.1 刀具-机床进给系统子系统频响函数模型构建 |
| 2.5.2 工件-机床主轴子系统频响函数模型构建 |
| 2.5.3 大螺距螺杆车削工艺系统综合频响函数方程构建 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其磨损控制方法 |
| 3.1 刀具振动与磨损耦合机制研究 |
| 3.1.1 振动信号与磨损量曲线轮廓互相关分析 |
| 3.1.2 振动特征值与磨损量关联定量分析 |
| 3.1.3 切削过程中振动对热力耦合场影响研究 |
| 3.1.4 振动与刀具磨损量耦合机制实验分析 |
| 3.2 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损模型 |
| 3.2.1 刀具磨损形态及磨损机理 |
| 3.2.2 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损模型 |
| 3.2.3 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损量预测方法 |
| 3.3 车削大螺距螺纹刀具振动磨损的控制方法 |
| 3.3.1 基于人工蜂群算法抑制刀具振动磨损切削参数优选 |
| 3.3.2 车削大螺距螺纹刀具刃口刃形保持性控制研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 大螺距螺杆振动方程及其振动抑制方法 |
| 4.1 大螺距螺杆振动方程建立 |
| 4.1.1 大螺距螺杆车削动力学模型 |
| 4.1.2 动力学方程边界条件解算 |
| 4.1.3 车削大螺距螺杆实验 |
| 4.1.4 大螺距螺杆振动方程数值解算与验证 |
| 4.2 大螺距螺杆车削过程中振动对加工精度的影响 |
| 4.3 大螺距螺杆车削过程中振动对表面形貌的影响 |
| 4.3.1 加工表面形貌仿真模型 |
| 4.3.2 加工表面不平度受螺纹车刀振动和磨损的影响 |
| 4.3.3 刀具振动与工件表面粗糙度关系方程建立 |
| 4.4 车削大螺距螺杆振动抑制方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 大螺距螺杆车削稳定性 |
| 5.1 大螺距螺杆车削加工工艺路线 |
| 5.1.1 大螺距螺杆粗车加工工艺路线 |
| 5.1.2 大螺距螺杆半精和精车加工工艺路线 |
| 5.1.3 大螺距螺杆车削加工工艺路线 |
| 5.2 大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.2.1 基于人工蜂群算法的大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.2.2 基于加工系统动力学大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.3 大螺距螺杆车削稳定性控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）细长螺杆转子复杂曲面精密加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 螺旋曲面砂带磨削研究现状 |
| 1.2.1 细长螺杆转子磨削方法研究现状 |
| 1.2.2 砂带磨削机构研究现状 |
| 1.2.3 砂带磨削接触模型研究现状 |
| 1.2.4 砂带磨削去除模型研究现状 |
| 1.3 课题来源和意义 |
| 1.4 课题研究内容与研究方法 |
| 第2章 并联型磨削装置工作原理与轨迹规划 |
| 2.1 并联型磨削装置工作原理分析 |
| 2.1.1 并联型磨削装置加工原理 |
| 2.1.2 并联型磨削装置坐标系建立 |
| 2.2 并联型磨削装置运动轨迹分析 |
| 2.2.1 基于非均匀三次B样条曲线的截面曲线拟合 |
| 2.2.2 累计弦长参数化法求解拟合控制点 |
| 2.2.3 运动轨迹路径计算 |
| 2.3 仿真结果对比 |
| 2.3.1 速度位移仿真对比 |
| 2.3.2 合成路径仿真对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磨削过程接触模型研究 |
| 3.1 并联型磨削装置磨削过程接触问题分析 |
| 3.2 接触轮与工件接触分析 |
| 3.2.1 半解析法接触模型建立 |
| 3.2.2 GCM-FFT法求解接触模型 |
| 3.2.3 有限元法仿真对比分析 |
| 3.3 自由式砂带与工件接触分析 |
| 3.3.1 接触区域几何关系分析 |
| 3.3.2 接触区域求解 |
| 3.3.3 有限元法仿真对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 螺杆砂带磨削去除效率预测分析 |
| 4.1 基于THUNDERGBM算法的去除效率预测模型建立 |
| 4.1.1 ThunderGBM求解原理分析 |
| 4.1.2 训练样本处理与模型训练 |
| 4.2 拟合结果对比分析 |
| 4.2.1 模型评价指标计算与分析 |
| 4.2.2 螺杆磨削去除量及形貌预测 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 砂带磨削机构安装摆角优化分析 |
| 5.1 曲面解析模型建立 |
| 5.1.1 接触轮曲面解析模型建立 |
| 5.1.2 工件曲面解析模型建立 |
| 5.2 摆角最优化问题建立 |
| 5.2.1 网格划分与节点求解 |
| 5.2.2 目标函数构建与求解 |
| 5.3 摆角问题仿真验证 |
| 5.3.1 有限元仿真模型及数据处理 |
| 5.3.2 有限元仿真结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 并联型磨削机构加工实验与数据处理 |
| 6.1 加工与测量实验环境的搭建 |
| 6.2 单变量法定点加工实验设计 |
| 6.3 联动法磨削加工实验设计 |
| 6.4 测量方案设计与数据处理 |
| 6.4.1 激光距离传感器螺旋式曲面测量 |
| 6.4.2 测量数据曲面匹配 |
| 6.4.3 曲面去除量对比分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（10）非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 模具加工方法研究现状 |
| 1.3.1 磨削加工技术 |
| 1.3.2 研磨加工技术 |
| 1.3.3 抛光加工技术 |
| 1.4 软固结气压砂轮加工技术 |
| 1.5 颗粒物质内部剪胀的研究现状 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第二章 软固结磨粒群剪胀效应与接触力模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 软固结磨粒群的剪胀理论分析 |
| 2.2.1 软固结磨粒群剪胀机理分析 |
| 2.2.2 相变状态与状态参量 |
| 2.2.3 软固结磨粒群剪胀模型建立 |
| 2.3 软固结磨粒群颗粒接触模型 |
| 2.3.1 软固结磨粒法向接触力学模型 |
| 2.3.2 软固结磨粒切向接触力学模型 |
| 2.4 非一致曲率下的砂轮双层弹性力学分析 |
| 2.4.1 气压砂轮双层弹性力学模型基本假设 |
| 2.4.2 非一致曲率下的气压砂轮的层状力学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 非一致曲率表面下的砂轮细观仿真模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离散单元法与EDEM基本原理 |
| 3.3 离散元中的颗粒接触模型 |
| 3.3.1 颗粒接触刚度模型 |
| 3.3.2 颗粒接触滑动模型 |
| 3.3.3 颗粒接触粘结模型 |
| 3.4 非一致曲率表面下的磨粒群气压砂轮接触力仿真 |
| 3.4.1 EDEM中软固结磨粒气压砂轮模型建立 |
| 3.4.2 非一致率表面下接触区磨粒群接触力分析 |
| 3.5 非一致曲率表面下接触区磨粒群速度分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 软固结磨粒气压砂轮抛光综合实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非一致曲率下软固结磨粒气压砂轮的材料去除模型 |
| 4.2.1 不同曲率表面磨粒速度分布特性 |
| 4.2.2 材料去除模型 |
| 4.2.3 Preston方程修正系数的确定 |
| 4.3 非一致曲率表面下的软固结磨粒气压砂轮试验准备 |
| 4.3.1 试验平台搭建与工件 |
| 4.3.2 实验数据检测设备 |
| 4.4 非一致曲率表面下的软固结磨粒气压砂轮接触力试验 |
| 4.4.1 测力试验设计 |
| 4.4.2 接触力测量 |
| 4.5 非一致曲率下的气压砂轮加工试验 |
| 4.5.1 非一致曲率下的砂轮抛光试验方案设计 |
| 4.5.2 非一致曲率表面的加工试验与结果分析 |
| 4.5.3 非一致曲率下的材料去除模型的验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2.攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3.参与的科研项目及获奖情况 |
| 4.发明专利 |
| 学位论文数据集 |
四、圆环坐标系的建立及其在塑性加工中的应用（论文参考文献）
- [1]面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究[D]. 房善想. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]珩磨油石的结构参数优化及磨削仿真[D]. 丁宁. 西安理工大学, 2021
- [3]弧齿锥齿轮机床载荷谱编制研究[D]. 陈栋梁. 重庆理工大学, 2021(02)
- [4]蓝宝石材料的超精密磨削损伤机理与实验研究[D]. 顾兴士. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]球头铣刀铣削表面形貌的建模方法与实验研究[D]. 董永亨. 西安理工大学, 2020
- [6]深冷预处理对TC4钛合金滚磨光整加工后表层特性及疲劳性能的影响[D]. 王瑶. 太原理工大学, 2020
- [7]工业机器人加工系统刚度特性分析及铣削稳定性研究[D]. 岳超. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性[D]. 付祥夫. 哈尔滨理工大学, 2020(03)
- [9]细长螺杆转子复杂曲面精密加工技术研究[D]. 何源. 沈阳工业大学, 2020(02)
- [10]非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究[D]. 石梦. 浙江工业大学, 2020