● 摘要
高速切削技术和大型复杂结构零部件给传统切削加工带来了巨大的挑战。缺乏优化的切削加工参数不仅不能充分发挥刀具和机床的性能,降低生产效率,甚至可能导致零件报废或损伤机床。本文针对切削加工中缺乏优化型切削数据等问题,研究开发了具有仿真优化功能的通用型切削工艺数据库DataCut Ext,设计并建立了用于描述了机床、刀具、切削参数等信息的数据库数据模型,开发了数据库应用程序,研究了铣削动力学仿真与优化技术,实现了对切削数据的查询、管理、仿真优化及手册输出等功能,采集并录入了大量来自制造企业的切削数据。在课题研究中,论文主要完成了以下工作:
(1)对切削工艺数据库调研和需求分析。在调研的基础上对切削加工系统中涉及的数控机床、数控刀具、切削液、工件材料、切削参数和典型零件工艺等信息进行深入的需求分析,共设定数据项390多项,为数据库设计奠定基础;
(2)完成数据库设计和系统总体设计。在建模工具中设计了数据库概念模型,确定数据库逻辑模型为关系模型,将概念模型转化为物理数据模型,生成SQL脚本,在SQL Server 2008中建立了物理数据库,生成了表、视图、存储过程等;确定了数据库系统总体架构,设计了系统功能;
(3)研究铣削动力学仿真与优化技术。以瞬时刚性力模型和再生颤振理论为基础,完成整体铣刀的铣削力和颤振稳定域建模及仿真算法,并以此为基础研究了铣削加工参数优化算法,绘制了算法流程图。
(4)在ASP.NET模式下,采用ADO.NET数据库访问技术和C#编程语言开发了基于B/S三层架构的数据库应用程序,实现了数据查询、管理、铣削仿真优化、手册导出和用户管理等模块功能;采集了来自制造企业的8万多组优化型切削数据,并整理入库,并已将数据库系统发布给第一批18家军工制造企业使用,取得了一定进展。
本文研究开发了具有良好结构和扩展性的切削数据库及其应用程序,为工艺人员提供了切削数据管理平台和大量优化型切削参数数据,提供实时在线的铣削过程仿真与参数优化,具有极强的实用价值,提高制造企业的切削加工生产效率。
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