TC4钛合金薄壁框架零件高速铣削加工研究

发布时间：2017-04-09 11:20

  本文关键词：TC4钛合金薄壁框架零件高速铣削加工研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：TC4钛合金具有比强度高、耐热性和耐蚀性好等优良性能,被广泛地用于航空航天领域。高速铣削加工薄壁框架类零件时,需要从整块坯料中去除大量材料,工艺复杂,难度较高。为提高航空航天薄壁框架类零件的加工质量和加工效率,对TC4钛合金薄壁框架高速铣削加工技术进行研究具有十分重要的意义。 完成高速铣削TC4钛合金切削力的正交试验。方差分析结果表明,切削参数影响切削力的主次关系是每齿进给量、径向切深、切削速度、轴向切深。在0.04mm/z-0.1mm/z范围内,切削力随每齿进给量的增大而增大,每齿进给量增大1倍,切削力增大50%以上；在0.4mm-1.6mm范围内,切削力随径向切深的增大而增大,径向切深增大1倍,切削力增大接近1倍；在2mm-8mm范围内,切削力随轴向切深的增大而增大,增幅较小；在60.2-120.5m/min范围内,切削力随切削速度的增大而减小。利用DEFORM-3D软件的铣削模块进行高速铣削加工的切削力仿真预测,将仿真结果与试验结果对比,误差在8%以内,证实了仿真方法的有效性。 完成高速铣削TC4钛合金表面粗糙度的单因素试验和正交试验。对单因素试验结果进行分析,在0.01mm/z-0.06mm/z范围内,表面粗糙度随着每齿进给量的增大而增大；切削速度在200.9-401.9m/min范围内,表面粗糙度先减小后增大,且切削速度大于351.2m/min时,已加工的钛合金表面出现熔滴粘结现象；在0.1mm-0.6mm范围内,表面粗糙度随轴向切深变化不明显。利用正交试验结果进行回归拟合,建立了表面粗糙度的回归预测模型,并通过试验,验证了预测模型的可靠性。 对高速铣削TC4钛合金的切削参数和走刀路径进行优化,提出了利用ANSYS软件预测薄壁框架受力变形的方法。对TC4钛合金薄壁框架零件的高速铣削加工工艺进行分析,拟定了加工工艺路线,利用UG软件对主要加工过程进行仿真。通过仿真试验证明,采用优化后切削参数进行加工,可以大大提高加工效率。
【关键词】：TC4钛合金 薄壁框架 高速铣削 切削力 表面粗糙度 加工仿真
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 选题背景和意义8-9
• 1.2 TC4钛合金材料属性及切削加工特性9-10
• 1.2.1 TC4钛合金的材料属性9
• 1.2.2 TC4钛合金切削加工特性9-10
• 1.3 TC4钛合金高速切削加工研究现状10-14
• 1.3.1 高速切削加工简介10-11
• 1.3.2 高速铣削加工切削力研究现状11-13
• 1.3.3 高速铣削加工表面粗糙度研究现状13-14
• 1.4 薄壁零件切削加工研究现状14-15
• 1.5 课题来源及主要研究内容15-16
• 2 TC4钛合金高速铣削加工切削力研究16-29
• 2.1 高速铣削力正交试验16-24
• 2.1.1 高速铣削正交试验条件16-18
• 2.1.2 高速铣削正交试验方案设计及结果18-19
• 2.1.3 正交试验结果极差分析19-20
• 2.1.4 正交试验结果方差分析20-24
• 2.2 TC4钛合金高速铣削力的影响因素分析24-25
• 2.3 TC4钛合金高速铣削力有限元仿真预测25-28
• 2.3.1 铣削力仿真有限元模型的建立26-27
• 2.3.2 铣削力仿真模型的准确性检验27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究29-41
• 3.1 表面粗糙度单因素试验29-34
• 3.1.1 单因素试验条件29-31
• 3.1.2 高速铣削单因素试验设计31-32
• 3.1.3 主轴转速对表面粗糙度的影响32-33
• 3.1.4 每齿进给量对表面粗糙度的影响33
• 3.1.5 轴向切深对表面粗糙度的影响33-34
• 3.2 表面粗糙度正交试验34-37
• 3.2.1 高速铣削正交试验设计及结果34-35
• 3.2.2 表面粗糙度正交试验结果极差分析35-36
• 3.2.3 表面粗糙度正交试验结果方差分析36-37
• 3.3 表面粗糙度回归经验模型的建立37-39
• 3.3.1 表面粗糙度回归经验模型理论37-38
• 3.3.2 建立TC4钛合金高速铣削表面粗糙度预测模型38-39
• 3.3.3 表面粗糙度预测模型的准确性检验39
• 3.4 加工表面的表面形貌分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 TC4钛合金高速铣削加工切削参数及走刀路径优化41-53
• 4.1 TC4钛合金高速铣削加工切削参数的选择41-42
• 4.1.1 切削速度的选择41
• 4.1.2 径向切深的选择41
• 4.1.3 进给量的选择41
• 4.1.4 其他参数的设置41-42
• 4.2 TC4钛合金高速铣削加工切削参数的优化42-46
• 4.2.1 粒子群算法简介42-43
• 4.2.2 切削参数优化模型的建立43-45
• 4.2.3 切削参数优化实例分析45-46
• 4.3 薄壁框架高速铣削加工走刀方式的选择46-48
• 4.3.1 铣削方式的选择46-47
• 4.3.2 进退刀方式的选择47
• 4.3.3 拐角过渡方式的选择47-48
• 4.4 薄壁框架高速铣削加工走刀路径的优化48-52
• 4.4.1 薄壁框架铣削加工走刀路径优化原理49
• 4.4.2 薄壁框架铣削加工受力变形预测方法49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 TC4钛合金薄壁框架零件铣削加工工艺设计53-65
• 5.1 零件结构及材料特性分析53-54
• 5.2 零件毛坯及加工刀具、夹具的选择54-56
• 5.2.1 毛坯的选用54
• 5.2.2 工艺基准的选择54
• 5.2.3 定位夹紧方式的选择54-55
• 5.2.4 精加工装火方案的设计55
• 5.2.5 高速铣削加工刀具的选择55-56
• 5.3 拟定扫描器薄壁框架铣削加工工艺路线56
• 5.4 扫描器薄壁框架零件铣削加工过程仿真56-64
• 5.4.1 UG的NC模拟板块56-57
• 5.4.2 型腔加工过程仿真流程57-62
• 5.4.3 仿真试验与实际加工对比62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 附录73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：295152