一、金属切削数控机床的结构特点及其发展（论文文献综述）
汪翔宇[1]（2021）在《基于Grasshopper参数化技术的日本寄木细工设计运用》文中研究说明科技的日益进步让年轻一代对传统文化的认知兴趣逐步降低,传统文化和传统手工艺的衰退,使得原本优秀的技艺失传,留住优秀的技艺,是世界文化创意产业亟需解决的问题。传统技艺的发展,不能仅以再现为目标,而是需要通过更好地创新加以传承。寄木细工是日本民艺的代表性木作手工技艺之一,继承了日本精进的工匠精神,但因其纯手工制作的局限性,严重影响了它的传承与推广。自古以来,中国自宫廷至民间,工匠们创作了大量令人惊艳的手工艺品,时至今日,有些技艺已经跟工业生产接轨,而有些技艺逐步没落甚至失传。国内研究改良本土手工技艺的案例颇多,但研究寄木细工传统手工艺改良的鲜有。本文研究了寄木细工的起源、发展历程、制作流程和使用工具,运用参数化设计原理,研究了用设计软件Grasshopper对寄木细工图案进行创新设计及其在设计过程中对于图案组合、任意调整、快速修正和关联干涉等方面的优势,并在此基础上运用数控机床加工进而实现数字化生产。本文在汲取传统寄木细工精髓的基础上,对传统文化元素进行优化与精简,总结出几何学、色彩学、材料学规律,结合现代生活方式、生活理念以及当今社会的审美趋向进行图案的再研究和再创作,将创新图案用Grasshopper软件进行数字化快速建模,将优化后的参数输入数控机床进行加工制造,制成适合现代人的寄木细工家居产品,实现这项优秀技艺的工业化生产,并整理设计规范和生产流程规范,令这项优秀的传统工艺能得到更好地传承、创新发展与更大范围地应用。
董婉娇[2]（2021）在《超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究》文中研究表明随着航空、航天和国防建设的快速发展,对高端装备及其关键件的小型化、轻量化、精细化和整体化要求越来越高。以国家急需的高性能惯性导航关键件整体式双平衡环挠性接头为例,其关键特征的细颈厚度只有30～50μm,尺寸与形位公差精度大多为1～2μm。但加工整体式双平衡环挠性接头等产品关键工序的超精密数控机床几乎全部依赖进口,极大制约了我国战略性新兴产业和国防建设的发展。因此,加快研制支持微纳加工精度的超精密数控机床已显得十分必要和紧迫。超精密竖直滑台是实现超精密数控机床进给运动和进给精度的关键基础部件,是超精密数控机床最关键的组成部分。竖直滑台及其主轴等部件的运动方向与其重力方向一致,受力与工况条件复杂,制造难度极大,是制约我国高档数控机床发展的主要技术瓶颈之一。本文以超精密、大负载、高稳定性竖直液体静压滑台为研究对象,重点解决和攻克超精密竖直静压滑台的机械结构设计、静压支承设计理论,以及超精密运动精度控制方法三方面的难题。论文主要研究工作及成果概括如下:（1）提出了一种整体式静压滑块和整体式立柱组成的超精密竖直静压滑台新结构、不等面积的多油垫静压支承结构及其混联式控制（HFC）方法。超精密竖直静压滑台新结构为整体式竖直静压滑台结构（IVHS）。IVHS是一种将静压滑台与立柱相结合的整体式静压滑台结构,其中包括了将动滑块、随动滑块、油路、静压油垫、节流器及油膜压力测量系统集为一体的整体式静压滑块。不等面积的多油垫静压支承结构及其HFC方法主要用于降低竖直滑块因倾覆力矩产生的前倾量,以及导轨弹性变形对油膜厚度的直接影响。不仅有效地提高了超精密竖直静压滑台的结构刚度、动态稳定性和重复定位精度,而且显着提升了超精密滑台的可制造性。（2）提出了变油膜厚度薄膜式（OFTV）静压支承计算方法。OFTV静压支承计算模型包括了系统误差驱动下的油膜厚度计算模型、变油膜厚度薄膜式润滑理论模型和面向竖直静压滑台的动力学计算模型三部分。建立了静压滑台承载能力、静刚性、抗振性、快速响应性及热稳定性等工作性能的评价指标及其计算模型,建立了等效油膜厚度、封油边尺寸、流量比、供油压力和运动速度五个设计参数与滑台工作性能的预测模型,并形成了基于设计参数的超精密竖直静压滑台性能控制方法,即,当五个设计参数中的供油压力足够小,且其它四个设计参数满足油膜液阻的倒数与节流器液阻之差正向趋于零的条件时,可以获得静压滑台性能综合最优的效果。超精密竖直静压滑台性能预测模型、控制模型与方法已在超精密竖直静压滑台的调试和测试中得到了验证。（3）提出了基于移动反射信号（MRS）的两轴联动误差测量方法,解决了球杆仪难以用于小范围联动误差的精密测量难题。构建了基于因子分解机（FM）的精度控制模型,实现了有限测量数据下两轴联动的高精度插补。测量得到超精密竖直静压滑台的定位精度为0.137μm,重复定位精度为0.083μm,联动误差为0.439μm。测量和补偿结果表明,相对插值算法,采用FM算法可使圆度精度和垂直度精度分别提高63%和34%。以上相关研究及其成果,已用于超精密曲面数控机床的研制及其精度测试实践。以典型的航天关键件为背景,设计了测试超精密竖直静压滑台,以及超精密曲面数控机床加工精度的试件。其中,构造了加工阶梯表面的试件1,以测试并评价超精密竖直静压滑台的工作性能。加工测量结果表明,三个阶梯面加工后的尺寸精度为IT1,平面度和平行度的精度为2级。以航天惯性仪表关键件为基础,构造了具有梯形键的试件2,通过加工并测量梯形键斜面的角度误差,评价超精密竖直静压滑台与水平移动轴的联动工作性能。加工测量结果表明,梯形键斜面与测量基准面的最大、最小夹角分别为78.39°和78.55°,满足斜面与测量基准面夹角78.45±0.1°的设计要求。根据整体式双平衡挠性接头细颈的设计要求,加工挠性接头上一组两个直径为1.6 mm小孔形成的细颈。经测量,挠性接头的四组细颈加工后的最大、最小尺寸分别为40.8μm和40.0μm,即细颈尺寸的一致性为0.8μm,满足了细颈尺寸为40±1μm、一致性为2μm的设计要求。综上所述,本文提出的相关理论、方法、技术,以及研制的数控装备为实现整体式双平衡环挠性接头等高性能导航关键件的精密制造提供了坚实、自主可控的工作基础。对发展我国战略性新兴产业和国防建设,提高我国自主研发超精密数控机床等高端装备,以及研制航天航空关键件的能力具有重要意义。
刘强[3]（2021）在《数控机床发展历程及未来趋势》文中研究说明从工业化进程和技术发展的角度总结了机床进化史和数控机床发展历程,分析了数控机床核心关键技术演进过程。将我国数控机床发展过程划分为初始发展阶段、持续攻关和产业化发展阶段、高速发展和转型升级阶段,并分别梳理介绍了各阶段技术和产业发展过程以及发展进程中的一些重要事件。列举了全球数控机床领域产业规模和产业结构的相关数据,以及该领域部分先进工业国家的技术发展状况,进一步对数控机床领域涉及的多个方面进行了国内外对比分析。最后分析展望了数控机床的未来发展趋势。
段阳[4]（2021）在《金属切削加工知识图谱构建及应用》文中研究说明金属切削加工是金属加工工艺中的一种重要成形方法,切削加工工序的制定是工艺规划的重要内容。金属切削加工是工件和刀具相互作用的过程,“机床-刀具-工件”组成一个完整的机械加工工艺系统。本文将与金属切削加工相关的数据归类为事实性知识和过程性知识。前者描述的是金属切削过程中的各种物理现象及其变化规律,而后者泛指存储在各种应用系统代表制造型企业利用切削方式加工工件产生的各种数据及数据之间的联系。这些知识的数据来源多样、类型丰富,既有结构化的,也有半结构化和非结构化的。针对事实性知识和过程性知识彼此隔离、相互转化的难题,本文提出建立金属切削加工知识图谱,在语义层面将事实性知识和过程性知识关联起来,从而为金属切削加工构建智慧的大脑提供一种新的方法。具体研究内容如下:1).在分析事实性知识和过程性知识的组成和来源的基础之上,运用OWL QL语言首次建立了包含事实性知识和过程性知识的完整的本体模型,实现这两类知识在语义层面有机的关联。2).建立金属切削加工知识图谱数据的生成、融合和存储方法。对于事实性知识,基于自然语言处理技术,建立了Bi-LSTM+CRF的知识抽取架构;对于过程性知识,基于OBDA架构,制定了关系模型到本体模型的映射关系,实现关系型数据向三元组的转换;建立了基于属性相似度的数据融合方法,并确定了Neo4j+Min IO的数据存储架构。3).基于知识表示学习建立了一种新的工件工艺路线相似性计算模型。首先,在金属切削加工知识图谱基础之上,建立了一个包括“工件—材料—工序—机床—刀具”之间关系的子图。该子图将相关实体用“材料是”、“在机床”、“用刀具”、“有工序”和“下一工序”等关系连接起来,从而将描述切削加工的实体之间的语义含义通过图结构的连通性直接表现出来。进而,按照子图的结构生成相应的三元组数据,运用知识表示学习Trans D算法,将子图中的语义关系映射到低维稠密实值向量中去。然后,运用KMeans算法对代表工件的低维稠密向量进行聚类计算,聚类结果表明工序序列相似、使用刀具和机床相同的工件能够较好地聚集到同一簇中,这种方法突破了传统按照工件类型分类的单一性和局限性。最后,在聚类的基础上提取了典型工艺路线,进一步验证了低维稠密向量语义含义的表达能力,为工艺路线的重用提供了一种全新的、高效的和准确的途径。4).建立了一种新的、个性化和精确化的刀具选择方法。该方法的核心思想是已产生的金属切削加工过程数据之间的内在联系是刀具选择的重要依据,将工件的材料、加工任务的结构特征以及刀具之间的相关性作为刀具选择的首要因素。首先,设计了一个描述“结构特征-材料-刀具”之间关系的数据模型,建立了相应的子图。然后,运用PPR算法,给每一把刀具打分,为工艺规划刀具的选择提供个性化的精确依据,并结合具体的实例验证该方法的有效性。5).开发了一个B/S结构的金属切削加工知识图谱综合应用系统。该系统基于.NET MVC框架,服务端采用C#语言,客户浏览器端使用jquery和Easy UI框架,知识图谱可视化使用D3.js。系统存储架构采用Neo4j+Min IO+Oracle,其中图数据库Neo4j存放三元组数据,文档数据库Min IO存放各种非结构化的文档数据,Oracle保存用户及权限信息等结构化数据。系统功能包括数据管理、知识图谱数据可视化、工艺路线确定、刀具选择和用户及权限管理。
卢奔[5]（2021）在《球头立铣刀设计检测与性能建模优化研究》文中指出在工业4.0和中国制造2025目标的指引下,我国装备制造业的得到了蓬勃的发展。金属切削领域也取得了丰硕的研究成果。工欲善其事,必先利其器!金属切削刀具一直以来被形象的喻为数控机床的“牙齿”,其性能优劣直接影响着零部件的加工质量。本文针对金属切削领域中使用广泛的整体硬质合金球头立铣刀展开研究。本次课题研究工作从以下几方面展开:1)理论分析针对球头立铣刀结构进行分析,建立刀具数学模型,包括球头立铣刀的横截面数学模型、端刃、周刃、螺旋槽以及退刀槽数学模型;2)数学建模与三维参数化建模在立铣刀结构分析以及所建立的数学模型基础上,通过UG NX11.0建模软件,利用所建立的数学模型进行三维参数化建模,为球头立铣刀铣削性能有限元模拟分析提供仿真模型;3)球头立铣刀磨制与检测对整体硬质合金球头立铣刀的磨制进行分析与模拟加工,制定刀具磨制工艺,使用ANCAFX7五轴数控工具磨床对设计的球头立铣刀进行磨制,为后续试验提供铣削刀具;4)有限元模拟仿真与铣削实验确定刀具和工件材料特性,在ABAQUS中建立球头立铣刀铣削有限元仿真模型,以刀具前角、一次后角和螺旋角作为影响因素,设计三元二次回归正交旋转组合实验表,进行铣削有限元模拟仿真和实际铣削实验,获取铣削力样本数据;5)铣削力性能模型建立目标优化利用多元非线性回归分析建立刀具铣削力关于角度的预测模型,对该铣削力性能模型进行目标优化,利用MATLAB遗传工具箱,以铣削力最小,在设计的角度范围内寻找球头立铣刀最优的关键角度组合,提高刀具切削效率。本次课题研究结论表明球头立铣刀的铣削力和刀具的关键几何角度参数之间存在定量的二次非线性函数关系;另一方面表明在针对具体材质刀具（YG8）特定加工材料（A17075）时,刀具前角、第一后角以及螺旋角之间存在最优匹配关系。在铣削力最小目标下,球头立铣刀前角10.37°、第一后角14.56°、螺旋角34.53°为最优组合,使得铣削力最少降低了 0.6%,最多降低了 20.3%。本次研究提出刀具从结构设计检测到性能建模优化的理论与实践方法,对其他复杂刀具的设计优化具有参考价值。
孙启梦[6]（2021）在《大型弱刚性零件加工工艺优化及数控加工过程监测方法研究》文中认为铝合金具有良好的耐腐蚀性、优异的疲劳强度以及较高的比强度与比刚度,被广泛应用于轻量化的航空航天设备中。航空航天零件的特点是大型、壁薄,加工过程中易产生变形或变形不可控现象。如典型的大型回转体薄壁零件下端框,零件成形加工时要求高质量与性能。该零件壁厚较薄、刚度低、尺寸较大等特点造成加工工艺性差,难以保证加工精度和质量。当前生产中为达到质量要求,依靠经验采取减小切削用量的方式进行加工,大大降低了加工效率。同时工艺参数组合变化对加工的影响尚无完整的相关研究与结论,行业内亟需对其进行工艺基础实验与分析,提升其加工质量与效率。此外这类零件加工周期较长,加工中的不确定因素,如机床运行异常等会影响加工质量。因此需对其加工过程进行监测分析,保证加工过程的正常进行。本课题根据国家04专项课题（2018ZX04011001）的需求,以典型的航天薄壁结构件下端框的铣削加工工艺优化与加工过程监测为研究对象,开展了基础工艺问题的有限元仿真分析,以控制加工变形与提升材料去除率为目标的多目标工艺参数优化、铣削加工过程信号特征提取与分析、基于机床内部信号的加工过程监测方法等相关研究。本课题完成的主要研究内容如下:（1）构建了基于ABAQUS的大型弱刚性薄壁试件铣削加工仿真模型。依据研究对象的结构特点,确定了仿真分析中的模型尺寸、仿真模型建立方法与工艺参数组合。依据建立的有限元模型进行铣削加工仿真,研究了铣削工艺参数及其组合条件对控制薄壁件变形的影响。相关研究结果表明,采用高的切削速度和低的径向切深可以有效地减少薄壁件的加工变形。（2）优化了薄壁件铣削加工方法与加工工艺参数。基于显示动力学仿真模型,开展了薄壁件内外表面独立铣削和交替铣削方式的仿真分析,并以加工后的薄壁件变形情况作为评价加工方法优劣性的指标。在保证一定材料去除率的前提下,以主轴转速、径向与轴向切深,以及每齿进给量等工艺参数作为决策变量与约束条件,基于非支配排序多目标遗传算法获得了铣削加工过程中的工艺参数优化组合。相关研究结果表明,采用薄壁件内外表面交替切削方式可以获得较小的加工变形,实现建工质量的提升。（3）实现了一种基于机床内部信号的针对影响加工变形的主要因素铣削力的间接测量方法。采用快速傅里叶变换、小波包分解等方法对铣削加工中的内外部信号进行预处理,提取处理后信号在不同频带范围内的时频域特征值。通过分析计算,确定铣削力与机床内部信号之间的关联关系,将关联性高的特征作为铣削加工中的监测变量。最后通过神经网络训练,建立了基于机床内部信号的铣削力预测模型,以此实现铣削力的间接预测分析,本课题研究实现了大型弱刚性薄壁件的加工工艺优化与加工状态监测,对于提升航天航空结构件的加工质量与效率,以及我国航天工业的发展具有重要意义。
王廷章[7]（2020）在《半球薄壁复杂构件球头砂轮超精密磨削关键技术研究》文中提出在航空航天、光学、微电子等领域中的核心器件呈现出结构复杂化、小型化、高加工要求化等发展趋势以增强其功能特性并减小特征尺寸。这些器件多采用难以加工的硬脆材料,这也增加了其制备难度。例如半球谐振子,即是一种典型的小口径薄壁复杂构件,是半球谐振陀螺仪的核心部件。半球谐振陀螺仪由于精度高、可靠性高、结构简单、工作寿命长、体积小、质量轻、抗冲击能力强等一系列特点而受到广泛关注,是执行高价值空间任务的首要选择,并且呈现出从空间向航海、陆地及单兵作战系统扩展的发展趋势。半球谐振子由中心杆和薄壁球壳组成,材料为熔融石英,超精密磨削是其目前有效的加工方式,但加工过程中极易与工具砂轮产生干涉进而导致加工过程失效。半球谐振子的加工质量直接决定了半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命。所以半球谐振子的高质量加工是限制半球陀螺仪的导航精度和工作寿命提升的瓶颈难题。本文以半球谐振子为例,通过理论解析与实验相结合,从超精密磨削装备、工具砂轮和磨削工艺等方面入手深入研究薄壁复杂构件的超精密磨削工艺中的关键技术,并为其高质量加工提供理论及技术基础。为了提供超精密磨削薄壁复杂构件的设备基础,基于磨削工艺设计超精密磨削机床,建立该机床的运动和误差模型,分析机床静力学特性对加工精度的影响规律,进而研究机床的误差特性。基于工艺分析设计了砂轮主轴倾斜放置的机床结构及四轴联动运动方案。通过有限元辅助设计对比分析了龙门构型和T型构型的模态和谐响应特性,并采用龙门构型。根据机床功能和模块化设计,将机床结构分为床身、X-Y轴、工作台和Z轴四大功能模块。建立了综合考虑机床结构参数、安装误差和运动误差的误差分析模型,系统分析了各误差参数对复杂构件加工精度的作用机制和影响规律。在静力学特性分析的基础上,建立数学分析模型以研究静力学变形对加工精度的影响规律;最终建立机床样机并验证其可行性。为了研究球头砂轮在位电火花修整过程中运动参数和电参数对修整精度和表面质量的影响规律,分别采用理论建模和实验方法研究了运动参数与修整精度之间的映射关系并探索了电参数对面形精度和砂轮表面形貌的影响规律。基于螺旋理论建立的运动参数对修整精度影响的数学模型表明影响砂轮尺寸精度的误差主要来自与工具电极相关的误差,并且误差项对尺寸误差的贡献程度是相同的;影响面形精度的误差按顺序依次为砂轮主轴径向跳动,电极主轴径向跳动和异面误差。实验研究表明修整电参数将会影响砂轮修整的面形精度和表面质量,基于电参数与面形精度之间的拟合函数和灵敏度分析,发现影响面形精度最大的是开路电压、其次是占空比,最后是峰值电流和频率。对于砂轮表面形貌,随着单脉冲放电能量的增加,磨粒突出高度增加;采用高能量修整时,砂轮表面烧伤,金属基体重铸层覆盖砂轮表面,金刚石磨粒产生石墨化,从而影响砂轮磨削能力。为了理论研究曲面磨削过程中磨削纹路的形成机理并综合分析磨削参数对磨削纹路特征的影响规律,建立了磨削纹路的三维数学分析模型,定量分析了砂轮与工件间的转速比、进给速度、径向跳动幅值、磨削深度、工件直径和球头砂轮直径对磨削纹路的倾斜角度、空间周期及残留高度的影响规律。球头砂轮径向跳动产生单点磨削,磨削参数影响磨削轨迹点的分布和椭球磨削凹坑的形状,而磨削凹坑的重叠特性将影响磨削纹路。仿真结果表明:速比整数部分是影响磨削凹坑周向密度的主要因素,随着整数速比的增加,周向节距增加,磨削凹坑的重叠区域减小,导致空间周期和残留高度增加;速比的小数部分会影响磨削纹路的残留高度、空间周期和纹路倾斜角度;进给速度的增加导致经向节距、纹路倾角和空间周期增加;当砂轮转速较高时,径向跳动幅值和磨削深度对残留高度的影响程度有限;残留高度与工件直径呈现正相关性而与砂轮直径的关系为负相关。基于实验验证了该磨削纹路建模方法的有效性,同时探索了磨削纹路的抑制方法。为了探索薄壁复杂构件的超精密磨削工艺,建立了干涉求解数学模型和球头砂轮表面磨削区域分布数学模型,规划了球头砂轮的磨削轨迹并研究了其磨削特性。基于螺旋理论建立了数学模型,研究了砂轮主轴倾斜角度对C轴转台可转角度范围及磨削区域分布的影响规律,优化了砂轮主轴倾斜角度;探索了C轴转台角位移与球头砂轮表面磨削区域分布及砂轮磨损间的映射关系,规划了砂轮磨削轨迹。在磨削区域分布规律研究的基础上,探究了球头砂轮磨削薄壁复杂构件时相对磨削速度和最大未变形切屑厚度的变化规律。采用在位修整的球头砂轮在研制的磨削机床上对薄壁复杂构件半球谐振子进行了超精密磨削实验,加工过程中无干涉产生,表面粗糙度Ra由0.6158μm提升至0.0385μm,面形精度PV由4.5904μm提升至0.3374μm,从而验证了研制的超精密磨削机床、球头砂轮在位修整技术、磨削纹路抑制方法以及干涉求解数学模型的有效性与合理性。
张平[8]（2020）在《立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研究》文中研究说明加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床,其技术水平和保有量是一个国家制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志。数控机床结构件常选择整体铸造,然而铸造工艺过程长,生产成本持续增加,特别是在环境压力和短周期交货需求的新形势下,整体铸造受到挑战,设计制造优化快的焊接结构床身设计与制造开始受到重视。目前,国内外焊接结构机床已经成功在成形与普通切削机床中应用,但在精度要求较高的立式加工中心中焊接结构的应用较少,并存在简单模仿铸造结构引发的焊缝密集、焊接变形大、焊接残余应力较高等问题。本文结合目前立式加工中心发展的现状,以VMC1580立式加工中心为研究对象,通过有限元软件ANSYS workbench仿真分析,在对现有铸造结构立式加工中心进行有限元仿真分析的基础上,设计了焊接结构立式加工中心,保证其强度和刚度不低于铸造结构,并可实现良好的焊接制造,主要研究内容和结果如下:（1）运用Solid Works对现有VMC1580立式加工中心立柱及床身建模,通过ANSYS workbench进行数值模拟,分析了静力学的应力/变形特性及前六阶模态振型特征,为设计焊接结构立式加工中心提供了重要基础。（2）根据铸造结构分析结果,通过对焊接结构立柱、床身的静力学分析及模态分析,对比焊接和铸造结构部件的力学性能,进一步优化焊接结构设计。在合理的布置内部筋板结构的基础上,创新设计了有利于焊接的“管-板”焊接结构立式加工中心,有效抵抗薄壁颤振效应。研究结果表明,在整体强度好、刚度不低于铸造结构的基础上,焊接结构立柱和床身较铸造结构质量分别降低22%和13%。（3）对焊接结构立式加工中心样机整机进行了静力学分析和模态试验,研究结果表明,焊接结构立式加工中心具有较好的抗振性,与仿真分析的结果对比也验证了有限元模型的正确性。
张永乐[9]（2020）在《自主水下机器人螺旋浆的四轴插铣加工技术研究》文中提出水下机器人尤其是自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）大量应用于遥控侦察、海洋测绘、水下打捞、管路巡查等领域,其需求量大、应用广泛,是目前各国竞相发展的重要技术装备。AUV螺旋桨是为其提供动力的关键零件。AUV螺旋桨具有几何形状复杂、加工精度和表面质量要求高、多品种少数量等特点,目前AUV螺旋桨多依赖于数控五轴联动加工,其设备成本和加工制造成本都很高,且生产效率低下,严重制约着我国AUV技术的应用发展。因此,本文提出了基于四轴插铣加工方法,在普通四轴数控机床上加工满足技术要求的AUV螺旋桨,研究四轴插铣加工的工艺参数优化方法。以期降低设备门槛、减小制造成本,提高生产效率。论述了AUV螺旋桨的结构特征和技术要求,通过分析多轴机床的加工特点,提出基于四轴插铣更加经济的加工方法。并从刀具切削时进给方向和姿态,以及刀具路径规划方法的角度分析了四轴插铣加工AUV螺旋桨的可行性。论述了四轴插铣加工AUV螺旋桨的工艺方案。首先,论述了传统等高加工方式和插铣加工方式的特点,并采用ABAQUS有限元分析软件对四轴插铣加工与传统的分层等高加工在切削区域的加工应力进行对比分析,得出铣削曲面时,采用四轴插铣加工方式比传统等高加工方式的工件受力更小。其次,搭建四轴插铣加工AUV螺旋桨切削力测试平台,采用正交实验的方法得到了切削力的实验数据。根据对实验数据的分析得出,顺铣插铣的铣削力及铣削力矩都整体明显比逆铣插铣的小。在此基础上,基于数学经验模型,采用matlab软件对实验数据进行处理,得到了四轴插铣加工AUV螺旋桨切削力的数学模型。并对数学模型进行显着性分析得到可行度较好。通过软件模拟的方式来优化四轴插铣粗加工AUV螺旋桨的工艺参数,设置正交实验来研究切削速度、每齿进给量和径向切深对切削力的影响。并采用数学经验模型和实验测量两种方法来验证数控加工仿真软件模拟的正确性。由于精加工阶段的切削力较小,实验测量仪器测量范围受限,而AUV螺旋桨的表面质量也是其重要的技术要求之一,故将AUV螺旋桨的表面质量要求作为精加工工艺参数优化的评判依据。设置正交实验研究切削速度、每齿进给量和水平行距对表面粗糙度的影响。自此形成了基于四轴插铣加工AUV螺旋桨的整体工艺技术方案。
魏弦[10]（2020）在《数控磨齿机床热误差鲁棒建模技术及补偿研究》文中研究指明齿轮的加工精度和质量直接决定齿轮传动性能。数控磨齿机床是加工高精度齿轮的关键设备,热误差是影响磨齿机加工精度的重要因素之一。热误差补偿技术以其经济高效性成为了解决机床热误差问题的主要手段。然而,不同工况下补偿模型的鲁棒性影响了该技术的工程应用,因此研究变工况下数控磨齿机床热误差鲁棒建模技术具有重要意义。本论文针对数控砂轮磨齿机床,就温测点的布置方法与建模变量的优化,机床的进给系统、工件主轴和砂轮主轴的热误差鲁棒建模技术进行了研究。主要研究工作归纳如下:（1）提出了基于测点虚拟构造法和特征提取算法的温度特征变量优化方法。将进给系统的滚珠丝杠简化为一维杆,基于热量传递原理和热弹性运动方程,分析其热变形和各测点温度之间的相关性,寻求热变形与温度之间呈线性关系的最佳测点,建立了热变形和最佳温测点的数学描述,揭示了工况差异时,最佳测点变化及鲁棒性变差的影响因素及变动规律。基于金属材料温度传递各向同性的原理,规划了进给系统温度传感器的布局策略;提出了基于线性测点虚拟构造法和特征提取算法的温度特征变量优化方法,减小了热变形与测点温度线性关系的不稳定及多元共线性对模型鲁棒性及预测精度的影响。在磨齿机上的试验验证了上述理论方法的正确性。（2）提出了基于贝叶斯网络的磨齿机进给系统热误差分类建模方法。针对变工况影响模型鲁棒性和精度的问题,以贝叶斯理论为基础,借助专家知识确定分类器的网络结构,通过后验概率分布的求解确定父、子节点间的条件概率密度,从而构建温度分类器,实现不同工况温度的分类;根据进给系统误差分离原理,采用线性和多项式拟合方法分别构建热误差和几何误差模型,通过两拟合模型的线性叠加构建误差综合模型。数控磨齿机床上的变工况试验表明,提出的方法有效改善了模型预测精度和鲁棒性,为变工况环境下的热误差鲁邦建模技术提供借鉴。（3）提出了数控磨齿机床工件主轴无温度传感器分类建模方法。针对实际加工过程中,切削液影响温度传感器的最优布测以及采用传感器信息建模时可能引起的测点间多元共线性问题,通过对数控磨齿机工件主轴的结构分析,基于电机热损耗及轴承摩擦热建立了主轴整体热量方程,根据主轴升（降）温过程的对流换热系数的差异,结合整体热量方程分别构建升（降）温初始理论模型;基于主轴几何结构解析和热变形微分方程,建立热变形初始理论模型,使用实际工况的温度和热误差信息修正上述理论模型。在磨齿机床工件主轴上的验证表明,提出的方法能有效预测升降温过程中温度及热变形的演变规律。此方法物理意义明确,为机床热误差机理分析奠定基础,在工程上具有实用价值。（4）提出了数控磨齿机床砂轮主轴数据驱动热误差建模方法。以模型控制理论为基础的传统建模方法很难避免由于工况变化导致的“鲁棒性差”和“未建模动态”等问题。基于数据驱动理论,定义热误差一般非线性系统,通过热误差离线数据确定温度和热误差的变化区间,据此定义紧格式动态线性化模型,得到数据驱动的无模型自适应控制律公式,使用加工中产生的实时数据在线修改模型,追踪热变形动态。在磨齿机床砂轮主轴的试验证明了数据驱动模型的高鲁棒性和对“未建模动态”的快速适应性。提出的方法初探了大数据在热误差建模中的应用。
二、金属切削数控机床的结构特点及其发展（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、金属切削数控机床的结构特点及其发展（论文提纲范文）
（1）基于Grasshopper参数化技术的日本寄木细工设计运用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究的目的与意义 |
| 1.2.1 研究目的 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 寄木细工的国内外研究现状 |
| 1.3.2 Grasshopper参数化技术的国内外研究现状 |
| 1.4 研究的主要内容 |
| 1.5 研究方法与技术路线 |
| 1.5.1 研究方法 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 寄木细工的概述 |
| 2.1 寄木细工的概念及其专业术语解释 |
| 2.2 寄木细工的起源及其发展历程 |
| 2.3 寄木细工的制作流程 |
| 2.4 寄木细工所使用工具 |
| 2.5 寄木细工挽物的木旋制作 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 寄木细工的设计分析 |
| 3.1 寄木细工的几何学与图案 |
| 3.2 寄木细工的色彩学 |
| 3.3 寄木细工的材料学 |
| 3.4 本章小结(优势与局限性) |
| 4 基于Grasshopper参数化设计实现寄木细工数字化 |
| 4.1 运用数字化技术生产寄木细工的原因 |
| 4.2 寄木细工的数字化生产方法 |
| 4.2.1 实现寄木细工数字化生产的先决条件 |
| 4.2.2 运用Grasshopper参数化实现寄木细工纹样的虚拟设计 |
| 4.2.3 运用Parakeet插件提高Grasshopper参数化设计的功能性 |
| 4.2.4 运用智能仿真与数控机床实现寄木细工的数字化生产 |
| 4.3 通过Grasshopper制定寄木细工数字化应用规范 |
| 4.3.1 通过参数化设计制定寄木细工代表性图案图谱 |
| 4.3.2 制定寄木细工数字化生产工艺流程 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 设计实践 |
| 5.1 寄木细工纹样重构与形态创新 |
| 5.1.1 运用AI等软件进行寄木细工纹样参数化平面设计重构 |
| 5.1.2 运用Rhino、Grasshopper等软件进行纹样结构重构与创新 |
| 5.1.3 改变参数实现纹样任意调整与快速修正 |
| 5.2 寄木细工产品创新设计 |
| 5.2.1 将创新纹样应用于产品外观设计 |
| 5.2.2 材料选用与材性分析 |
| 5.2.3 施工图纸深化设计 |
| 5.3 寄木细工产品数字化制作 |
| 5.3.1 参数导入数控机床并制定刀具 |
| 5.3.2 制定生产流程 |
| 5.3.3 运用数控机床加工制造 |
| 5.3.4 粗胚的精细砂磨、胶接与上漆 |
| 5.3.5 组装制成品 |
| 5.4 成品展示 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 6.2.1 寄木细工纹样应用 |
| 6.2.2 寄木细工材质拓展 |
| 6.2.3 寄木细工对家具精益化生产的促进作用 |
| 6.2.4 寄木细工对中国传统手工艺复兴的启示 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（2）超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及重要意义 |
| 1.3 国内外相关研究现状与分析 |
| 1.3.1 超精密竖直滑台的研究现状与分析 |
| 1.3.2 静压导轨结构及其流量控制方法的研究现状与分析 |
| 1.3.3 静压滑台工作性能优化方法研究现状与分析 |
| 1.3.4 静压滑台运动精度控制方法研究现状与分析 |
| 1.3.5 相关研究的综合评述 |
| 1.4 研究目标及主要研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 论文的章节安排 |
| 第二章 超精密整体式竖直静压滑台的设计 |
| 2.1 整体式竖直静压滑台的结构设计 |
| 2.1.1 整体式立柱及静压滑块的设计 |
| 2.1.2 悬臂板导轨的设计 |
| 2.1.3 整体式竖直静压滑台的结构仿真研究 |
| 2.1.4 悬臂板导轨的仿真分析与实验验证 |
| 2.2 多油垫静压支承的结构设计及其流量控制方法研究 |
| 2.2.1 不等面积的多油垫静压支承结构设计 |
| 2.2.2 多油垫静压支承的混联式流量控制方法研究 |
| 2.2.3 混联式控制的多油垫静压支承的仿真研究 |
| 2.3 其它关键部件的设计 |
| 2.3.1 预压预调式单面薄膜反馈节流器的工作原理 |
| 2.3.2 驱动及位置检测系统的设计 |
| 2.3.3 竖直静压滑台重力平衡及自锁系统的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 变油膜厚度的静压滑台工作性能综合控制方法研究 |
| 3.1 变油膜厚度的静压支承设计理论与模型构建 |
| 3.1.1 考虑系统误差的变油膜厚度计算模型构建 |
| 3.1.2 变油膜厚度的薄膜式润滑理论模型构建 |
| 3.1.3 竖直静压滑台的动力学计算模型构建 |
| 3.2 变油膜厚度的静压滑台工作性能预测模型构建 |
| 3.2.1 承载力预测模型构建 |
| 3.2.2 刚度预测模型构建 |
| 3.2.3 动刚度预测模型构建 |
| 3.2.4 快速响应时间预测模型构建 |
| 3.2.5 温度预测模型构建 |
| 3.3 静压滑台工作性能综合控制与实验验证 |
| 3.3.1 静压滑台工作性能的综合优化模型构建 |
| 3.3.2 设计参数对静压滑台关键指标的影响研究 |
| 3.3.3 静压滑台综合性能控制方法研究 |
| 3.3.4 静压滑台工作性能的测试实验 |
| 3.3.5 静压滑台工作性能的优化结果与结论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超精密竖直静压滑台的精度测量与控制方法研究 |
| 4.1 考虑工况的竖直静压滑台运动精度控制方法研究 |
| 4.1.1 运动误差的检测与评价方法 |
| 4.1.2 考虑温度变化的运动精度控制方法研究 |
| 4.1.3 考虑工作速度的运动精度控制方法研究 |
| 4.1.4 考虑温度和速度变化的运动精度控制方法研究 |
| 4.2 小尺寸圆的两轴联动精度测量与控制方法研究 |
| 4.2.1 基于移动反射信号的两轴联动误差测量方法研究 |
| 4.2.2 两轴联动误差评价方法研究 |
| 4.2.3 两轴联动精度控制方法及实验验证 |
| 4.3 基于因子分解机(FM)的精度控制方法研究 |
| 4.3.1 FM理论及其算法研究 |
| 4.3.2 考虑实际工况的两轴联动精度控制模型构建 |
| 4.3.3 基于FM的运动轴精度控制实验与结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超精密曲面数控机床的应用测试与评价 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 超精密竖直静压滑台加工精度的测试与评价 |
| 5.2.1 考察静压滑台加工精度的试件设计 |
| 5.2.2 静压滑台加工精度测试与结果分析 |
| 5.3 竖直静压滑台与其它轴的联动加工精度测试与评价 |
| 5.3.1 考察两轴联动加工精度的试件设计 |
| 5.3.2 两轴联动加工精度测试与结果分析 |
| 5.4 挠性接头细颈加工及其精度评价 |
| 5.4.1 挠性接头特征及其精度要求 |
| 5.4.2 挠性接头细颈加工及其精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附件1 试件1尺寸精度原始测量报告 |
| 附件2 试件2关键特征值原始测量数据报告 |
| 攻读博士期间参与的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）数控机床发展历程及未来趋势（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 数控机床及加工技术的发展演进 |
| 1.1 工业化进程和机床进化史 |
| 1.2 数控机床发展历程特点及几个重要拐点 |
| 1.3 数控机床关键和核心技术的发展演进 |
| 1.3.1 数控机床结构 |
| 1.3.2 主轴和进给伺服驱动技术 |
| 1.3.3 数控装置 |
| 1.3.4 多轴联动与轨迹插补技术 |
| 1.4 加工效率和加工精度的进展 |
| 2 我国数控机床发展概况 |
| 2.1 我国数控机床发展的产业基础 |
| 2.1.1 机床工业的萌芽阶段 |
| 2.1.2 机床工业奠基和大规模建设阶段 |
| 2.2 我国数控机床发展历程 |
| 2.2.1 初始发展阶段——相对封闭的技术研发 |
| 2.2.2 持续攻关和产业化发展阶段——初步建立产业体系并推进产业化 |
| 2.2.3 高速发展和转型升级阶段——数控技术快速普及和产品升级换代 |
| 2.3 “十八罗汉”机床企业变迁和04专项标志性成果 |
| 2.3.1 “十八罗汉”变迁和民营机床企业快速发展 |
| 2.3.1.1 “一五”时期布局的“十八罗汉”骨干机床企业 |
| 2.3.1.2 机床工业后起之秀和产业聚集区 |
| 2.3.2 04专项标志性成果和关键装备 |
| 3 数控机床领域国际竞争态势 |
| 3.1 数控机床企业、产业规模和区域结构 |
| 3.1.1 全球数控机床产业概况 |
| (1)日本4家： |
| (2)德国4家： |
| (3)美国2家： |
| 3.1.2 2019年中国数控机床规模与结构及进出口情况 |
| 3.2 先进工业国家的数控机床企业及技术状况 |
| 3.2.1 日本数控机床产业及技术概况 |
| 3.2.2 德国数控机床企业及技术状况 |
| 3.2.3 其他欧洲国家的数控机床企业及技术状况 |
| 4 数控机床领域国内外对比分析 |
| 4.1 数控机床产业的一些特点 |
| (1)技术密集、迭代积累。 |
| (2)工艺细分、品种繁多。 |
| (3)市场量小、利润较低。 |
| (4)劳动密集、工匠精神。 |
| (5)资本疏离、隐性垄断。 |
| 4.2 国内外对比分析 |
| 5 未来发展趋势 |
| (1)高性能。 |
| (2)多功能。 |
| (3)定制化。 |
| (4)智能化。 |
| (5)绿色化。 |
（4）金属切削加工知识图谱构建及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 制造业知识图谱研究现状 |
| 1.2.2 刀具选择研究现状 |
| 1.2.3 机械加工工艺规划研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 金属切削加工知识图谱本体模型构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OWL基础概念 |
| 2.3 事实性知识本体建模 |
| 2.3.1 物理现象和物理量本体建模 |
| 2.3.2 物理量变化关系本体建模 |
| 2.3.3 试验数据本体建模 |
| 2.4 过程性知识本体建模 |
| 2.4.1 刀具本体类建模 |
| 2.4.2 工件结构特征类本体建模 |
| 2.4.3 材料本体建模 |
| 2.4.4 机床本体建模 |
| 2.4.5 切削过程建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 金属切削加工知识图谱数据生成和融合 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 事实性知识生成 |
| 3.2.1 相关技术 |
| 3.2.2 文本处理概述 |
| 3.2.3 数据生成工作流程 |
| 3.2.4 实例 |
| 3.3 过程性知识生成 |
| 3.3.1 数据生成工作流程 |
| 3.3.2 实例 |
| 3.4 知识融合 |
| 3.5 知识存储系统确定 |
| 3.5.1 三元组数据存储 |
| 3.5.2 非结构化数据存储 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于知识表示学习的工艺重用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 知识表示学习基本概念 |
| 4.2.1 TansE模型 |
| 4.2.2 TransH模型 |
| 4.2.3 TransR模型 |
| 4.2.4 TransD模型 |
| 4.2.5 其它模型 |
| 4.3 基于知识表示学习的知识图谱嵌入 |
| 4.3.1 数据模型构建 |
| 4.3.2 TansD算法执行 |
| 4.4 基于表示学习嵌入向量的工件聚类分析 |
| 4.4.1 K-Means算法 |
| 4.4.2 工件聚类结果分析 |
| 4.4.3 典型工艺路线的提取 |
| 4.5 讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于知识图谱的刀具选择方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PageRank算法 |
| 5.3 基于PPR算法的刀具推荐 |
| 5.4 实例分析 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 金属切削加工知识图谱综合应用系统开发 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统架构 |
| 6.3 系统实现关键技术 |
| 6.4 系统功能模块 |
| 6.4.1 数据管理 |
| 6.4.2 知识图谱可视化 |
| 6.4.3 工艺路线管理 |
| 6.4.4 刀具选择 |
| 6.4.5 用户及权限管理 |
| 6.5 系统应用实施 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 1.学术论文 |
| 2.科研项目 |
| 致谢 |
（5）球头立铣刀设计检测与性能建模优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3.1 金属切削刀具发展现状 |
| 1.3.2 球头立铣刀结构设计研究现状 |
| 1.3.3 铣削力与有限元仿真研究现状 |
| 1.3.4 整体立铣刀刃磨研究现状 |
| 1.4 研究内容与章节安排 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 球头立铣刀结构设计与参数化建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 球头立铣刀简介 |
| 2.2.1 铣刀的分类 |
| 2.2.2 球头立铣刀结构分析 |
| 2.3 球头立铣刀刃线数学建模 |
| 2.3.1 数学建模简介 |
| 2.3.2 球头立铣刀横截面线型建模 |
| 2.3.3 球头立铣刀刃线数学建模 |
| 2.4 球头立铣刀刃线仿真 |
| 2.4.1 Matlab简介 |
| 2.4.2 刃线仿真 |
| 2.5 球头立铣刀三维实体参数化建模 |
| 2.5.1 Unigraphics NX11.0软件简介 |
| 2.5.2 球头立铣刀三维参数化建模 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 球头立铣刀磨制工艺分析与结构检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 球头立铣刀磨制工艺分析 |
| 3.2.1 磨床的选择 |
| 3.2.2 砂轮组的选择 |
| 3.2.3 磨制工艺分析与仿真 |
| 3.3 硬质合金球头立铣刀磨制 |
| 3.4 球头立铣刀关键角度参数检测 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 球头立铣刀铣削力性能模拟仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模拟方法与有限元分析软件简介 |
| 4.2.1 有限元法的基本原理 |
| 4.2.2 ABAQUS有限元分析软件简介 |
| 4.3 仿真实验设计 |
| 4.3.1 仿真实验方案确定 |
| 4.3.2 三元二次回归正交旋转组合实验设计 |
| 4.4 铣削力性能有限元仿真 |
| 4.4.1 刀具与工件材料特性分析 |
| 4.4.2 球头立铣刀有限元仿真模型建立 |
| 4.4.3 有限元仿真结果输出 |
| 4.5 铣削实验验证 |
| 4.5.1 搭建实验平台 |
| 4.5.2 实验数据与仿真铣削力对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 球头立铣刀性能建模与几何角度优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 回归分析模型简介 |
| 5.2.1 多元非线性回归 |
| 5.2.2 铣削力回归模型的选择 |
| 5.3 铣削力回归模型建立 |
| 5.3.1 因素水平编码 |
| 5.3.2 二次项中心化 |
| 5.3.3 铣削力回归方程建立 |
| 5.4 球头立铣刀几何角度优选 |
| 5.4.1 MATLAB遗传算法原理 |
| 5.4.2 优化模型确定 |
| 5.4.3 铣削力模型目标优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果 |
| 致谢 |
（6）大型弱刚性零件加工工艺优化及数控加工过程监测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究综述 |
| 1.2.1 金属切削仿真研究现状 |
| 1.2.2 薄壁件工艺参数优化研究现状 |
| 1.2.3 薄壁件多特征加工方法研究现状 |
| 1.2.4 加工过程信号采集与监控研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 课题的研究目标及研究主要内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容与章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 基于显示动力学的铣削仿真模型建立 |
| 2.1 基于有限元的切削仿真方法及其关键技术 |
| 2.2.1 有限元法基本理论 |
| 2.2.2 工件材料的本构模型 |
| 2.2.3 切屑分离准则与摩擦模型 |
| 2.2.4 网格划分与后处理方法 |
| 2.2 薄壁件加工工艺分析 |
| 2.2.1 下端框加工方案 |
| 2.2.2 影响薄壁件加工变形的主要因素 |
| 2.3 铣削加工仿真模型建立 |
| 2.3.1 工件与刀具材料参数 |
| 2.3.2 仿真几何模型尺寸于网格划分 |
| 2.3.3 加工变形与切削力的提取 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 薄壁件铣削仿真与工艺参数优化研究 |
| 3.1 金属切削的理论基础 |
| 3.1.1 金属切削过程中的力与变形 |
| 3.1.2 金属切削过程中的热 |
| 3.2 工艺参数对切削力与变形的影响 |
| 3.2.1 工艺参数及其组合条件的确定 |
| 3.2.2 单项工艺参数对薄壁件变形的影响 |
| 3.2.3 工艺参数组合条件对薄壁件变形的影响 |
| 3.3 薄壁件加工工艺参数的优化分析 |
| 3.3.1 铣削加工多目标优化方法的研究 |
| 3.3.2 基于NSGA-Ⅱ的铣削工艺参数优化模型 |
| 3.3.3 工艺参数优化结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 薄壁件铣削加工方法优化与实验研究 |
| 4.1 薄壁件内外表面铣削方法的加工仿真方法 |
| 4.1.1 铣削加工方法的定义 |
| 4.1.2 加工路径设置方法研究 |
| 4.2 加工方法对加工变形影响的仿真分析 |
| 4.2.1 单侧独立切削与双侧交替切削加工变形仿真 |
| 4.2.2 加工方法对薄壁件变形的影响分析 |
| 4.3 大径厚比弱刚性薄壁件加工实验与结果分析 |
| 4.3.1 加工实验方案设计 |
| 4.3.2 测量方案及加工质量评价方法研究 |
| 4.3.3 薄壁件加工精度的测量与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铣削加工信号采集及监测方法研究 |
| 5.1 铣削加工信号采集平台搭建与实验方案设计 |
| 5.1.1 内部信号采集与监测系统开发 |
| 5.1.2 外部信号采集与监测平台搭建 |
| 5.1.3 监测平台整体架构与实验方案选择 |
| 5.2 铣削信号处理与特征提取方法 |
| 5.2.1 基于快速傅里叶变换的信号处理方法 |
| 5.2.2 基于小波包分解的铣削信号处理方法 |
| 5.3 铣削信号时频域特征提取与相关性分析 |
| 5.3.1 铣削加工信号特征提取方法 |
| 5.3.2 铣削加工内外部信号特征提取 |
| 5.3.3 机床内外部信号特征的关联性分析 |
| 5.4 基于机床内部信号的铣削力预测模型 |
| 5.4.1 BP神经网络 |
| 5.4.2 基于BP神经网络的铣削力预测模型建立 |
| 5.4.3 铣削力模型预测结果分析与实验验证 |
| 5.4.4 监测系统开发与功能集成 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）半球薄壁复杂构件球头砂轮超精密磨削关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 机床的运动学与误差建模的研究现状 |
| 1.2.2 超硬磨粒砂轮修整技术的研究现状 |
| 1.2.3 硬脆材料超精密磨削纹路的研究现状 |
| 1.2.4 曲面类零件磨削模式的研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状简析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 薄壁复杂构件磨床设计及其精度分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄壁复杂构件的结构特点与工艺要求分析 |
| 2.3 薄壁复杂构件磨床的总体方案与结构设计 |
| 2.3.1 基于磨削工艺的磨床总体运动方案设计 |
| 2.3.2 薄壁复杂构件磨床的构型方案设计 |
| 2.3.3 磨削机床总体结构及关键部件设计方案 |
| 2.4 薄壁复杂构件磨床的误差建模及误差影响分析 |
| 2.4.1 基于螺旋理论的磨床运动与误差模型的建立 |
| 2.4.2 薄壁复杂构件磨床的误差模型与灵敏度分析 |
| 2.4.3 磨床结构参数对加工精度的影响分析 |
| 2.4.4 磨床运动及安装误差对加工精度的影响分析 |
| 2.5 薄壁复杂构件磨床静力学特性对加工精度的影响分析 |
| 2.5.1 薄壁复杂构件磨床三维仿真模型的建立 |
| 2.5.2 薄壁复杂构件磨床的静力学特性分析 |
| 2.5.3 静力学特性对加工精度影响的建模分析 |
| 2.6 薄壁复杂构件磨床的研制与实验验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 金刚石球头砂轮在位修整质量研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 细微粒金刚石球头砂轮在位电火花修整技术研究 |
| 3.3 修整过程运动参数对球头砂轮修整精度的影响分析 |
| 3.3.1 运动参数对球头砂轮修整精度影响的数学模型 |
| 3.3.2 运动参数对球头砂轮尺寸精度的影响分析 |
| 3.3.3 运动参数对球头砂轮面形精度的影响分析 |
| 3.3.4 砂轮精度模型的实验验证及转速对精度影响的实验研究 |
| 3.4 电参数对砂轮修整面形精度的影响规律分析 |
| 3.4.1 电参数对砂轮修整面形精度影响的理论研究 |
| 3.4.2 电参数对面形精度影响的实验研究及其规律分析 |
| 3.5 电参数对球头砂轮表面形貌特性的影响分析 |
| 3.5.1 电参数与砂轮表面形貌特征之间的关系分析 |
| 3.5.2 电参数对砂轮磨削性能的影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 曲面磨削纹路的三维仿真及其影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 球头砂轮动态特性与径向跳动影响因素分析 |
| 4.2.1 球头砂轮与工件的动力学特性分析 |
| 4.2.2 球头砂轮径向跳动影响因素研究 |
| 4.3 曲面磨削纹路的形成机理及三维仿真建模 |
| 4.4 加工工艺参数对磨削纹路特征的影响规律研究 |
| 4.4.1 砂轮和工件转速比对磨削纹路特征的影响分析 |
| 4.4.2 进给速度对磨削纹路特征的影响分析 |
| 4.4.3 径向跳动幅值和磨削深度对磨削纹路的影响分析 |
| 4.4.4 砂轮与工件半径对磨削纹路残留高度的影响分析 |
| 4.5 曲面磨削纹路仿真的实验验证与磨削纹路抑制研究 |
| 4.5.1 磨削纹路数值仿真结果的实验验证 |
| 4.5.2 曲面磨削的纹路抑制研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 薄壁复杂构件球头砂轮磨削工艺基础 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄壁复杂构件与球头砂轮干涉及其建模研究 |
| 5.2.1 薄壁复杂构件磨削过程中干涉分析数学模型 |
| 5.2.2 砂轮主轴倾角对磨削干涉的影响规律分析 |
| 5.3 薄壁复杂构件的球头砂轮超精密磨削轨迹规划 |
| 5.3.1 C轴转角对球头砂轮表面工作区域分布的影响分析 |
| 5.3.2 C轴转角对球头砂轮磨损的影响分析 |
| 5.3.3 球头砂轮超精密磨削轨迹规划及其分析 |
| 5.4 球头砂轮磨削的磨削速度和最大未变形切屑厚度研究 |
| 5.4.1 球头砂轮磨削薄壁复杂构件的磨削速度分析 |
| 5.4.2 球头砂轮磨削薄壁复杂构件的最大未变形切屑厚度分析 |
| 5.5 薄壁复杂构件的球头砂轮超精密磨削实验 |
| 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他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.1.3 国外数控加工中心焊接设计与焊接制造现状 |
| 1.1.4 国内数控加工中心焊接结构设计与制造现状 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 1580型立式数控加工中心及关键铸造结构件特性研究 |
| 2.1 铸造结构立式数控加工中心简介 |
| 2.1.1 1580型数控加工中心简介 |
| 2.1.2 关键零部件特性简介 |
| 2.1.3 载荷分析 |
| 2.2 基础理论分析与试验研究方法 |
| 2.2.1 有限元方法理论 |
| 2.2.2 静力学方程的建立 |
| 2.2.3 动力学方程的建立 |
| 2.3 软件应用 |
| 2.3.1 设计软件的运用 |
| 2.3.2 分析软件的运用 |
| 2.4 铸造结构立式数控加工中心特性分析 |
| 2.4.1 铸造结构立柱的力学性能分析 |
| 2.4.2 铸造结构床身的力学性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 1580型立式数控加工中心的结构设计 |
| 3.1 立式数控加工中心的主体材料 |
| 3.2 关键部件的设计 |
| 3.2.1 截面设计 |
| 3.2.2 加强筋设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 1580型焊接结构立式数控加工中心力学性能分析 |
| 4.1 立柱力学性能分析 |
| 4.1.1 立柱的静力学分析 |
| 4.1.2 立柱的动力学分析 |
| 4.2 床身的力学性能分析 |
| 4.2.1 床身的静力学分析 |
| 4.2.2 床身的动力学分析 |
| 4.3 焊接和铸造结构对比分析 |
| 4.3.1 立柱静力学分析结果对比 |
| 4.3.2 立柱动力学分析结果对比 |
| 4.3.3 床身静力学分析结果对比 |
| 4.3.4 床身动力学分析结果对比 |
| 4.4 焊接结构立式加工中心整机力学性能分析 |
| 4.4.1 结合面处理 |
| 4.4.2 整机的动力学分析 |
| 4.5 焊接结构立式加工中心样机制造 |
| 4.6 关键零部件的消应力时效处理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 模态试验 |
| 5.1 模态试验基本理论 |
| 5.2 模态试验分析 |
| 5.3 测试结果分析 |
| 5.3.1 焊接结构立式加工中心样机模态测试 |
| 5.3.2 模态试验结果与仿真结果对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文与参与科研情况 |
（9）自主水下机器人螺旋浆的四轴插铣加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景与意义 |
| 1.2 目前螺旋桨加工技术的国内外研究进展 |
| 1.2.1 多轴数控机床在螺旋桨加工方面的应用 |
| 1.2.2 螺旋桨数控加工工艺的研究进展 |
| 1.2.3 螺旋桨的新兴成型技术研究现状 |
| 1.3 计算机软件模拟在螺旋桨加工应用的研究进展 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 AUV螺旋桨四轴插铣加工工艺设计与切削力分析 |
| 2.1 AUV螺旋桨四轴插铣加工方法设计 |
| 2.1.1 AUV螺旋桨结构特点分析 |
| 2.1.2 AUV螺旋桨加工方法设计 |
| 2.2 切削方法仿真与力学分析 |
| 2.2.1 仿真建模 |
| 2.2.2 材料属性 |
| 2.2.3 仿真结果 |
| 2.2.4 结果分析 |
| 2.3 切削力分析 |
| 2.3.1 切削力模型 |
| 2.3.2 实验测试 |
| 2.3.3 相关性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 AUV螺旋桨四轴插铣粗加工工艺参数分析 |
| 3.1 四轴插铣粗加工仿真 |
| 3.1.1 数控加工仿真系统简介 |
| 3.1.2 机床运动学模型的建立 |
| 3.1.3 仿真实验目的 |
| 3.1.4 仿真实验平台 |
| 3.2 四轴插铣仿真粗加工切削力正交实验 |
| 3.2.1 顺铣插铣与逆铣插铣的切削力仿真对比 |
| 3.2.2 顺铣插铣的切削力正交实验 |
| 3.3 综合分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 AUV螺旋桨四轴插铣精加工工艺参数分析 |
| 4.1 AUV螺旋桨四轴插铣表面粗糙度测量方法 |
| 4.1.1 插铣的表面粗糙度形成机理 |
| 4.1.2 AUV螺旋桨四轴插铣加工表面粗糙度的测量方法 |
| 4.2 AUV螺旋桨四轴插铣精加工表面粗糙度正交实验 |
| 4.2.1 实验设备 |
| 4.2.2 表面粗糙度仪测量原理 |
| 4.2.3 实验内容和步骤 |
| 4.3 AUV螺旋桨四轴插铣精加工工艺参数对表面粗糙度的影响 |
| 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 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（10）数控磨齿机床热误差鲁棒建模技术及补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及来源 |
| 1.2 课题研究意义 |
| 1.3 机床热误差国内外研究现状 |
| 1.3.1 温度测点布置及优化研究现状 |
| 1.3.2 工况对热误差的影响研究现状 |
| 1.3.3 热误差理论建模研究现状 |
| 1.3.4 热误差试验建模研究现状 |
| 1.3.5 数控机床热误差控制技术研究现状 |
| 1.4 课题主要研究内容及论文架构 |
| 2 测点布置及建模变量特征提取方法的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 滚珠丝杠热变形过程理论分析 |
| 2.3 最佳测点的理论分析 |
| 2.3.1 一维最佳测点时域分析 |
| 2.3.2 一维最佳测点频域分析 |
| 2.3.3 三维最佳测点时、频域分析 |
| 2.4 一维杆最佳测点试验分析 |
| 2.5 最优温度特征变量的构建 |
| 2.5.1 构建虚拟最佳测点的可行性分析 |
| 2.5.2 基于特征提取算法的温度特征变量优化 |
| 2.6 最优温度特征变量的效果验证 |
| 2.7 温度传感器布局方法 |
| 2.8 最优温度变量模型的效果验证 |
| 2.8.1 试验系统设计 |
| 2.8.2 热误差建模试验分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 3 数控磨齿机床进给系统热误差测量及建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 进给系统误差数据的采集 |
| 3.2.1 进给系统热误差测量 |
| 3.2.2 进给系统温度数据采集 |
| 3.3 误差建模方法 |
| 3.3.1 几何误差建模方法 |
| 3.3.2 热误差建模方法 |
| 3.4 贝叶斯分类 |
| 3.4.1 贝叶斯网络 |
| 3.4.2 贝叶斯网络分类器 |
| 3.5 变工况对预测精度的影响 |
| 3.5.1 变工况试验设计 |
| 3.5.2 工况变化对温度场的影响分析 |
| 3.5.3 工况变化对模型预测效果的影响分析 |
| 3.6 基于贝叶斯网络分类的综合模型 |
| 3.6.1 综合模型结构 |
| 3.6.2 贝叶斯网络分类器的构建 |
| 3.6.3 进给系统分类误差模型构建 |
| 3.7 贝叶斯网络分类综合模型预测效果分析 |
| 3.7.1 贝叶斯分类模型的预测精度 |
| 3.7.2 单一模型和贝叶斯分类模型的效果对比 |
| 3.7.3 模仿复杂工况的预测精度 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 数控磨齿机工件主轴的无传感器热误差预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型的建立 |
| 4.2.1 温度场理论模型 |
| 4.2.2 热变形理论模型 |
| 4.2.3 温度及热变形模型修正 |
| 4.3 试验系统设计 |
| 4.3.1 试验设备 |
| 4.3.2 试验设计 |
| 4.4 效果验证 |
| 4.4.1 模型修正 |
| 4.4.2 修正前和修正后的效果验证 |
| 4.4.3 修正模型预测范围 |
| 4.4.4 基于转速分段热误差预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 数控磨齿机床砂轮主轴热误差数据驱动建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数据驱动控制理论 |
| 5.2.1 数据驱动控制定义 |
| 5.2.2 数据驱动方法分类 |
| 5.3 无模型自适应控制算法 |
| 5.4 主轴温度和热变形测量 |
| 5.4.1 试验系统设计 |
| 5.4.2 测量原理 |
| 5.5 模型效果验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 基于SIEMENS840D的热误差补偿 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SIEMENS840D热误差补偿功能及实施方法 |
| 6.2.1 SIEMENS840D补偿功能简介 |
| 6.2.2 SIEMENS840D热误差补偿实施 |
| 6.3 热误差补偿系统软硬件结构 |
| 6.4 热误差补偿效果验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.1.1 本文主要研究工作 |
| 7.1.2 本文主要创新点 |
| 7.2 存在问题及研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况 |
| A 发表的论文 |
| B 参与科研项目 |
四、金属切削数控机床的结构特点及其发展（论文参考文献）
- [1]基于Grasshopper参数化技术的日本寄木细工设计运用[D]. 汪翔宇. 中南林业科技大学, 2021(01)
- [2]超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究[D]. 董婉娇. 东华大学, 2021
- [3]数控机床发展历程及未来趋势[J]. 刘强. 中国机械工程, 2021(07)
- [4]金属切削加工知识图谱构建及应用[D]. 段阳. 四川大学, 2021(01)
- [5]球头立铣刀设计检测与性能建模优化研究[D]. 卢奔. 西安工业大学, 2021(02)
- [6]大型弱刚性零件加工工艺优化及数控加工过程监测方法研究[D]. 孙启梦. 东华大学, 2021(01)
- [7]半球薄壁复杂构件球头砂轮超精密磨削关键技术研究[D]. 王廷章. 哈尔滨工业大学, 2020
- [8]立式加工中心焊接结构设计及其动静特性研究[D]. 张平. 机械科学研究总院, 2020(01)
- [9]自主水下机器人螺旋浆的四轴插铣加工技术研究[D]. 张永乐. 西安理工大学, 2020(01)
- [10]数控磨齿机床热误差鲁棒建模技术及补偿研究[D]. 魏弦. 西安理工大学, 2020