钛合金整体叶盘盘铣加工刀具设计与分析研究

发布时间：2017-08-10 06:36

  本文关键词：钛合金整体叶盘盘铣加工刀具设计与分析研究

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【摘要】：钛合金整体叶盘是航空发动机中压气机的重要零件，其结构复杂和材料难加工两个特点一直是技术难点，随着整体叶盘结构的不断更新，对其加工工艺的要求越来越高。而在整个加工过程中，刀具性能的好坏对整体叶盘的质量、加工效率起至关重要的作用。本文针对现新提出的盘/插/侧复合铣削加工工艺中盘铣工艺的特点设计和分析盘铣刀，主要进行如下研究： 首先，分析整体叶盘盘铣加工特点并设计盘铣切削力试验。分析钛合金整体叶盘的结构和通道几何特征，对加工区域进行划分，通过计算求取叶盘通道盘铣可加工区域。分析盘铣加工工艺的特点，分析盘铣加工过程中切削力对加工过程的影响；通过盘铣钛合金试验，分析盘铣过程中不同切削参数下切削力的变化规律，并根据试验结果为后续刀具设计提供参考数据。 其次，设计刀具的整体结构并完成建模。根据工件材料特性，结合盘铣加工的特点，确定盘铣刀刀具结构、刀体与刀片的材料。对比分析刀片夹紧方式，并选用合适刀片；分析整体叶盘几何，确定盘铣刀的基本尺寸，设计容屑槽、刀槽结构尺寸，并利用UG软件对所设计的刀具进行建模。 再次，通过仿真分析优化刀具结构。为保证刀具加工钛合金时能更好发挥性能，，通过DEFORM软件对刀具几何参数（轴向、径向前角）进行切削仿真分析，基于切削力优化刀具几何参数；利用仿真软件对不同角度的盘铣刀的应力和应变进行计算，以验证刀具的强度；对优化后的盘铣刀结构进行模态分析，验证机床-刀具-工件匹配的安全性。 最后，为保证所设计的刀具的加工质量，分析刀具的加工特点及难点，规划盘铣刀加工工艺，对刀具刀槽和容屑槽等结构进行数控编程，完成所设计盘铣刀的加工制造。
【关键词】：盘铣刀 整体叶盘 钛合金 切削仿真 刀具制备
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG714;V261.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.2 研究目的与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状及分析11-17
• 1.3.1 整体叶盘加工技术及发展概况11-12
• 1.3.2 钛合金整体叶盘切削特性分析12-13
• 1.3.3 可转位刀具的发展现状13-14
• 1.3.4 铣削钛合金刀具设计研究现状14-15
• 1.3.5 整体叶盘刀具技术的发展与现状15-17
• 1.4 本课题的来源及主要研究内容17-18
• 第2章 盘铣加工工艺分析与切削力试验研究18-30
• 2.1 整体叶盘盘铣工艺研究18-21
• 2.1.1 通道几何特征分析18-19
• 2.1.2 盘铣加工区域规划19-20
• 2.1.3 通道盘铣加工方法20-21
• 2.2 盘铣切削力的分析21-23
• 2.2.1 切削力的形成21-22
• 2.2.2 影响切削力的因素22-23
• 2.3 盘铣切削钛合金试验研究23-28
• 2.3.1 试验材料23-24
• 2.3.2 试验条件24
• 2.3.3 试验数据采集方法24-25
• 2.3.4 试验方案25
• 2.3.5 试验结果及数据分析25-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 盘铣刀的设计的技术研究30-40
• 3.1 刀具结构的形式30-31
• 3.2 可转位刀片的设计31-33
• 3.2.1 刀片材料的确定31
• 3.2.2 刀片夹紧方式确定31-32
• 3.2.3 刀片结构的分析32-33
• 3.3 盘铣刀刀体的结构设计33-39
• 3.3.1 刀体的材料确定33
• 3.3.2 盘铣刀几何尺寸的确定33-34
• 3.3.3 盘铣刀刀槽设计34-36
• 3.3.4 刀体容屑槽的设计36-38
• 3.3.5 刀体中心孔及键槽设计38-39
• 3.3.6 铣刀装配图39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 盘铣刀结构的仿真分析及优化40-56
• 4.1 有限元仿真的关键技术40-43
• 4.1.1 分离准则模型41-42
• 4.1.2 接触摩擦模型42
• 4.1.3 材料本构方程42-43
• 4.2 盘铣刀刀具几何参数优化43-50
• 4.2.1 仿真模型的建立44-46
• 4.2.2 刀具几何角度仿真方案46-47
• 4.2.3 切削仿真和结果分析47-50
• 4.3 盘铣刀刀具结构强度分析50-53
• 4.3.1 强度分析理论基础50-52
• 4.3.2 盘铣刀载荷及边界条件52
• 4.3.3 盘铣刀强度仿真结果52-53
• 4.4 盘铣刀模态分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 盘铣刀的工艺规划研究56-65
• 5.1 盘铣刀制造中常见问题56-58
• 5.2 盘铣刀刀体制备过程及工艺优化58-64
• 5.2.1 刀具毛坯尺寸及要求58
• 5.2.2 盘铣刀刀体的加工58-59
• 5.2.3 刀体加工工艺59-63
• 5.2.4 刀具的数控程序及实体63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵鸿,袁哲俊,卢泽生,庄福通,傅维助,肖波;TC6钛合金整体叶轮数控铣削工艺[J];推进技术;2000年03期

本文编号：649324