金屬切削過程優(yōu)化中多約束描述與應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代切削技術(shù)發(fā)展趨勢是高效、精密、智能和環(huán)保，因而對切削過程中的刀具與被加工工件材料都提出苛刻要求。刀具應(yīng)該滿足高效、高精度、高可靠性和專用化要求，而工件材料應(yīng)該滿足良好切削加工性和環(huán)保要求。隨著零件使用性能的日益提高，高性能工件材料應(yīng)用越發(fā)廣泛，零件結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，這就給切削過程優(yōu)化帶來挑戰(zhàn)。同時高性能切削的要求使得刀具和工件材料之間在某些方面產(chǎn)生矛盾，如工件材料較差的切削性能將導(dǎo)致刀具耐用度低和工件加工質(zhì)量與精度難以保證、薄壁結(jié)構(gòu)件

2、的加工變形對刀具和加工工藝要求苛刻等等，使得切削過程優(yōu)化越來越迫切。在切削過程優(yōu)化中，追求的目標(biāo)及影響切約束隨加工方式和加工條件不同而變化，切削過程呈現(xiàn)多目標(biāo)和多約束特點(diǎn)。針對這一問題，本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，通過構(gòu)建多約束模型，開展一系列切削過程優(yōu)化研究，在高效專用刀具開發(fā)與應(yīng)用、高性能工件材料研制、高性能切削中毛刺主動控制及薄壁構(gòu)件加工變形控制等方面取得創(chuàng)新性成果。主要工作如下： 1.首次對切削過程中的多約束描述方法進(jìn)行了詳細(xì)

3、分析，解決了如何針對不同的切削條件判斷約束對切削過程的影響程度的問題。創(chuàng)新性地利用灰色理論研究切削加工過程中約束描述，分析切削加工過程中多約束的作用機(jī)理，建立多約束分析模型。 2.首次將多約束描述和切削過程仿真建模以及標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的手段結(jié)合，研究多約束條件下實(shí)際加工過程中工藝和刀具設(shè)計可行性，構(gòu)造工藝參數(shù)和刀具參數(shù)的可行空間，提出工藝過程和刀具參數(shù)的優(yōu)化策略，為高性能切削提供指導(dǎo)； 3.通過對刀具設(shè)計進(jìn)行多約束描述，結(jié)合仿真

4、手段和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)手段，為刀具結(jié)構(gòu)、涂層以及切削參數(shù)提供優(yōu)化策略，并在淬硬模具鋼專用高效銑刀和不銹鋼專用高效鉆頭的設(shè)計開發(fā)中進(jìn)行了應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上推出了系列涂層模具鋼專用高效銑刀和系列不銹鋼專用高效鉆頭，并在市場上獲得成功。 4.對影響無鉛低碳硫系易切削鋼切削加工性的元素成分進(jìn)行多約束描述，研究了材料元素成分及其分布對切削過程的影響，提出有利于材料切削加工性改善的材料設(shè)計優(yōu)化方法。該研究成果應(yīng)用于某大型鋼鐵企業(yè)，研制出具有良好切削性