32500字硕士毕业论文两种钢铣削硬化刀具寿命可靠性的初步研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：32500字

论点：刀具,寿命,可靠性

论文概述：

本文研究了统削萍硬45钢和40Cr钢的刀具寿命可靠性。论文主要包括刀具寿命可靠性评价的理论基础、试验及分析、可靠性及影响因素分析和Gamma过程及可靠性灵敏度分析。

论文正文：

第1章导言

刀具寿命可靠性是刀具非常重要的指标,其受重视程度随着数控机床的发展、自动化程度的提高也越来越高。不同的学者提出了不同的刀具寿命可靠性评价方法,建立了不同的刀具寿命可靠性模型。本章在以往研宄的基础上,提出本文所研究的主要内容,并对本文结构进行介绍。
 1.1课题研究背景和意义随着制造业的发展,数控机床的应用更加普遍,自动化生产得到进一步发展,刀具作为制造系统中重要环节之一,也是寿命最为薄弱的环节,其寿命可靠性在现代化生产过程中显得越来越重要[M]。刀具性能的评价一般采用刀具耐用度,即刀具寿命这一指标。刀具寿命具有分散性,只以平均刀具寿命作为刀具的评价指标,在自动化生产过程已经不再适用,还有可能会造成巨大的经济损失。因此,应该将刀具寿命可靠性作为更为重要的刀具评价指标加以系统地研究。刀具寿命可靠性虽然在数十年之前就己经提出,但是这一评价指标至今并未得到刀具生产厂商和刀具使用者足够的重视⑴。造成这种情况的原因有以下几种:(1)至今为止,刀具寿命可靠性仍然没有成为刀具性能评价的主要指标之一,甚至没有对刀具寿命可靠性给出特别的说明。这与行业标准的制定有很大的关系;(2)刀具寿命可靠性评价指标存在着很大的差异,没有统一的标准,而且刀具寿命可靠性的评价方法在不同文献中差异很大;(3)刀具寿命可靠性试验需要花费非常大的人力、物力和财力,并且刀具寿命可靠性试验也是非常耗时的一项工程。对刀具生产商来讲,对刀具寿命可靠性做出准确的评价,不仅能够为刀具使用者提供可信的可靠性数据,提供良好的售后指导与服务,还可以根据对刀具可靠性的影响因素的评估,指导刀具生产,提高刀具寿命可靠性,使企业在刀具生产销售过程中占据更有力的竞争地位,占据更大的市场。对刀具使用者来讲,如果没有可信、准确的刀具寿命可靠性信息,只能依靠经验判断来执行换刀策略。如果在刀具还未失效之前换下,会大大降低刀具利用率,造成资源的浪费和生产成本的增加;如果换刀不及时,在刀具己经失效后才进行换刀,产生次品和废品的几率大大增加,甚至可能造成机床损坏,使自动化生产中断。因此,对刀具可靠性做出准确评价,不仅为刀具生产商提高竞争力提供支持,也为刀具使用者提供重要参考。刀具寿命可靠性的影响因素来自很多方面。其中,刀具几何参数是一个非常重要的影响因素。如果能将刀具几何参数对刀具寿命可靠性的影响进行量化分析,找出对刀具寿命可靠性影响较大的参数,在刀具制造过程中加以控制,从而可有效提高刀具寿命可靠性;同样,对刀具寿命可靠性影响较小的几何参数,在刀具制造过程中可以适当地降低限制,从而在保证刀具寿命可靠性的前提下降低生产成本。刀具作为制造系统中非常重要的环节,也是寿命的最薄弱环节,其性能特点应满足可靠、高效、耐久和经济的要求。提高刀具寿命可靠性可以有效地提高自动化生产的效率,提高刀具利用率,降低生产成本。目前刀具寿命可靠性研究中仍存在一定问题:(1)以往研究中对刀具寿命影响因素的评价多为定性分析,且主要集中在切削用量对刀具寿命影响的研宄上,刀具几何参数对刀具寿命的定量研宄较少。(2)目前刀具寿命可靠性的评价需要大量的刀具寿命数据,就需要进行大量的切削试验。如何以较少的试验数据对刀具寿命可靠性进行预测是目前刀具寿命可靠性研宄的趋势。(3)对大样本、具有完全失效数据的刀具寿命可靠性的评价是针对多种失效形式下判断得到的刀具寿命,没有针对特定磨损形式的刀具寿命可靠性进行评价。本文通过对刀具寿命基础方程的扩展,建立刀具几何参数与刀具寿命(磨损)关系模型以分析刀具几何参数对刀具磨损(寿命)的影响因素程度。在小子样、无完全失效数据的情况下,釆用Ga_a过程对刀具磨损进行建模,提出基于
 第2章铣削刀具寿命可靠性评价理论基础
 刀具寿命影响因素来自多个方面,对刀具寿命的影响程度也存在差异。本章对刀具寿命影响因素进行综述,提出刀具寿命可靠性影响因素的筛选方法。通过对泰勒刀具寿命基本方程进行广义扩展,为研究刀具几何参数对刀具寿命的影响,在狭义范围内进行应用,建立刀具几何参数与刀具寿命之间的关系,为刀具寿命影响因素的分析和刀具寿命可靠性的评价提供理论基础。
 第3章铣削刀具寿命可靠性试验及分析...........193.1铣削刀具...........193.2工件...........243.3刀具寿命可靠性试验及结果分析...........263.4本章小结...........32第4章基于Gamma过程的铣削刀具寿命可靠性预测模型及其灵敏度分析...........354.1基于Gamma过程的刀具寿命可靠性预测模型...........354.2刀具寿命可靠性预测模型的灵敏度分析...........414.3本章小结...........44第5章基于刀具寿命扩展方程的刀具寿命拟合及其可靠性评价...........475.1基于刀具寿命扩展方程的刀具寿命及其影响因素分析...........475.2基于刀具寿命扩展方程的可靠性评价模型...........555.3本章小结...........62
 结论
 本文研究了统削萍硬45钢和40Cr钢的刀具寿命可靠性。论文主要包括刀具寿命可靠性评价的理论基础、试验及分析、可靠性及影响因素分析和Gamma过程及可靠性灵敏度分析。本文的主要结论如下:(1)对泰勒刀具寿命基本方程进行广义扩展,并在狭义范围内进行应用,建立了考虑刀具几何参数的刀具寿命扩展方程,应用于刀具寿命影响因素的分析及其可靠性的评价。(2)建立了基于Gamma过程的刀具寿命可靠性预测模型,实现了小子样、无失效数据的情况下对刀具寿命可靠性的预测。对萍硬45钢和40Cr钢的铣削刀具寿命可靠性进行了预测,得出铣削萍硬45钢的刀具均勾磨损寿命可靠性比铁削萍硬40Cr钢的刀具高,并在第5章得到了验证。(3)对预测模型的灵敏度进行了分析:刀具寿命可靠性随机床最大允许误差的增大而提高,随刀具制造误差的离散度的增加而降低。要提局刀具可靠性不能单纯的靠提局机床最大允许误差,更应该减少刀具的制造误差。(4)本文试验条件下,洗削碎硬45钢和40Cr钢的刀具后刀面均出现两种磨损形态:均勾磨损和非均匀磨损,且铁削萍硬40Cr钢的刀具非均勾磨损扩展速度比铣削淬硬45钢的刀具快。刀具刃口圆弧半径对刀具磨损(包括均勾磨损和非均勾磨损)的影响最大,断屑槽棱带宽度次之,刃口高度影响最小。(5)建立了刀具后刀面均勾磨损和最大磨损两种形态下的刀具寿命可靠性评价模型。统削萍硬45钢的刀具根据均勾磨损带宽度计算的均勾磨损寿命可靠性比洗削萍硬40Cr钢的刀具高,这一点对基于Gamma过程的刀具寿命可靠性预测模型进行了验证;洗削浑硬40Cr钢的刀具根据最大磨损量计算的刀具最大磨损寿命可靠性比统削萍硬45钢的刀具高。
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