基于CA的銑刀片應(yīng)力場及綜合物理場研究.pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)正向柔性制造系統(tǒng)、集成制造系統(tǒng)、敏捷制造、虛擬制造和并行工程方向上發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)理想的先進(jìn)制造過程，使數(shù)控加工設(shè)備能夠正常運(yùn)行，刀具質(zhì)量的好壞是決定性因素之一。傳統(tǒng)的平前刀面銑刀片已越來越不能滿足生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)、開發(fā)一種銑削力最小，銑削溫度最低的新型銑刀片勢在必行。本論文以銑削試驗(yàn)為基礎(chǔ)，運(yùn)用元胞自動機(jī)自組織理論，對自主研發(fā)的三維槽型銑刀-波形刃銑刀片的應(yīng)力場、溫度場以及熱-力耦合物理場進(jìn)行了較為系統(tǒng)的理論分析，模擬了切削過程

2、中刀片各點(diǎn)的應(yīng)力、溫度及熱力耦合后應(yīng)力分布，并進(jìn)行可視化顯示，為后續(xù)刀片自組織動態(tài)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 論文研究的內(nèi)容如下： 1.對銑刀片進(jìn)行了銑削力和銑削溫度試驗(yàn)，利用動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同時(shí)測得銑削過程中的銑削力和銑削溫度，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為元胞自動機(jī)模型的建立提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 2.結(jié)合銑削力數(shù)學(xué)模型，基于局部作用原理，借用有限元離散和插值技術(shù)，引入元胞自動機(jī)的演化思路，建立了銑刀片應(yīng)力場CA模型。 3.

3、利用傳熱學(xué)理論、切削理論建立了銑刀片溫度傳遞模型；依據(jù)傅立葉導(dǎo)熱定律、差分原理，推導(dǎo)了基于元胞自動機(jī)理論的銑刀片溫度場計(jì)算模型。 4.結(jié)合溫度場的分析結(jié)果，對銑削過程中交變溫度引起的熱應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并把熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力耦合，得到了銑刀片的熱-力耦合物理場模型。 5.用Matlab進(jìn)行編程，完成了基于元胞自動機(jī)理論的銑刀片應(yīng)力場、溫度場及綜合物理場模型的程序?qū)崿F(xiàn)及可視化圖形顯示，并把CA法得到的應(yīng)力場與有限元法計(jì)算結(jié)