航空用钛合金切削力的试验研究与仿真

发布时间：2017-07-05 22:15

  本文关键词：航空用钛合金切削力的试验研究与仿真

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【摘要】：钛合金以其优良的综合性能在航空工业中得到了广泛应用，以其制造的零件多为薄壁件，此类零件的形状精度对切削力十分敏感，因此深入研究钛合金切削过程中切削力的特点具有重要意义。 本文采用试验研究和有限元仿真相结合的方式研究了加工钛合金的切削力。建立了基于生产实际的非自由切削三维几何模型，并将刀尖圆弧半径和已加工表面工件回弹纳入模型中。实验中结合高速切削、微量润滑等技术，研究了切削三要素、刀具磨损、刀具材料以及润滑条件对钛合金切削力的影响，并通过正交试验和回归分析拟合了TC4钛合金三向切削力的经验公式。建立了TC4钛合金的材料模型、摩擦模型，确定了切屑分离准则、断裂准则，通过三维仿真，分析了高速切削时的切削力变化规律以及切削温度对切削力的影响，通过二维仿真，分析了刀具角度和锯齿状切屑对切削力的影响。 研究结果表明，刀尖圆弧半径对于进给力和背向力有重要影响；刀具磨损严重影响切削力，，可以通过切削力的变化监测刀具磨损程度；微量润滑可以有效降低切削力；锯齿状切屑的形成会引起切削力与之同频率的波动。
【关键词】：钛合金 高速切削 切削力 刀尖圆弧半径 微量润滑
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V252.2;TG501
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 钛合金在航空航天领域的应用11-12
• 1.2 钛合金的性能特点12-14
• 1.2.1 钛和钛合金12
• 1.2.2 钛合金的分类12-13
• 1.2.3 钛合金用于航空工业的优势13
• 1.2.4 钛合金的切削加工特点13-14
• 1.3 课题研究的背景和意义14-16
• 1.3.1 课题来源14
• 1.3.2 课题意义14-16
• 1.4 国内外研究现状16-17
• 1.5 本课题主要研究内容17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 切削力理论与非自由切削几何模型18-27
• 2.1 切削力理论18-20
• 2.1.1 切削力的定义18
• 2.1.2 切削力的来源18-19
• 2.1.3 切削力的合成与分解19-20
• 2.1.4 切削力的计算20
• 2.2 切削力的测量20-22
• 2.3 影响切削力的因素22-23
• 2.4 非自由切削几何模型23-26
• 2.5 相关软件坐标统一26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 切削力的试验研究27-49
• 3.1 试验条件27-29
• 3.1.1 机床和刀具27-28
• 3.1.2 工件材料28
• 3.1.3 测量仪器和设备28-29
• 3.2 DynoWare 软件操作29-30
• 3.3 正交试验与切削力经验公式30-34
• 3.3.1 正交试验30-32
• 3.3.2 切削力的回归分析32-34
• 3.4 切削三要素对切削力的影响34-43
• 3.4.1 各因素的极差分析34-35
• 3.4.2 切削速度对切削力影响的试验35-37
• 3.4.3 进给量对切削力影响的试验37-40
• 3.4.4 切削深度对切削力影响的试验40-43
• 3.5 刀具磨损对切削力的影响43-46
• 3.6 刀具材料对切削力的影响46-47
• 3.7 润滑条件对切削力的影响47-48
• 3.8 本章小结48-49
• 第4章 基于 DEFORM-3D 的切削力研究49-63
• 4.1 DEFORM-3D 简介49-51
• 4.2 材料模型的建立51-54
• 4.2.1 材料的弹性性能51
• 4.2.2 材料的热性能51-52
• 4.2.3 材料的本构模型52-53
• 4.2.4 断裂准则模型53-54
• 4.2.5 TC4 的其他物理性能54
• 4.3 切削模型的建立54-58
• 4.3.1 几何模型及网格化分55-56
• 4.3.2 三维仿真摩擦模型56-57
• 4.3.3 切屑分离准则57-58
• 4.3.4 热交换模型58
• 4.4 高速切削仿真58-62
• 4.4.1 验证性仿真58-60
• 4.4.2 切削速度对切削力影响的仿真60
• 4.4.3 进给量对切削力影响的仿真60-61
• 4.4.4 切削深度对切削力影响的仿真61-62
• 4.4.5 切削温度对切削力的影响62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 基于 DEFORM-2D 的刀具角度及切屑形状与切削力关系的研究63-69
• 5.1 DEFORM-2D 简介63
• 5.2 仿真模型的建立63-65
• 5.2.1 正交切削几何模型63-64
• 5.2.2 二维仿真摩擦模型64-65
• 5.3 刀具几何角度对切削力的影响65-67
• 5.3.1 前角对切削力影响的仿真65-66
• 5.3.2 后角对切削力影响的仿真66-67
• 5.4 锯齿状切屑与切削力波动的关系67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位间发表的论文和取得的科研成果74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘莹,曲周德,王本贤;钛合金TC4的研究开发与应用[J];兵器材料科学与工程;2005年01期

2 彭艳萍,曾凡昌,王俊杰,章怡宁,夏绍玉;国外航空钛合金的发展应用及其特点分析[J];材料工程;1997年10期

3 李明怡;航空用钛合金结构材料[J];世界有色金属;2000年06期

4 陈五一;袁跃峰;;钛合金切削加工技术研究进展[J];航空制造技术;2010年15期

5 满忠雷,何宁,武凯,李亮,姜澄宇;不同介质下钛合金高速铣削时铣削力的研究[J];机械工程师;2004年04期

6 耿国盛,徐九华,于冬梅,王新鹏;β21s高强度钛合金的铣削试验研究[J];机械设计与制造工程;2002年06期

7 肖永清;;诠释现代车用钛合金的应用及前景[J];铝加工;2008年01期

8 齐德新,马光锋,张桂木;钛合金切削加工性综述[J];煤矿机械;2002年11期

9 李文平;钛合金的应用现状及发展前景[J];轻金属;2002年05期

10 沈保罗,冯可芹,高升吉;钛合金的应用和应力腐蚀[J];四川化工与腐蚀控制;2000年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨勇;钛合金航空整体结构件铣削加工变形的预测理论及方法研究[D];浙江大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 齐德新;BT20钛合金切削加工性研究[D];辽宁工程技术大学;2002年

2 李新龙;基于低温氮气和微量润滑技术的钛合金高速铣削技术研究[D];南京航空航天大学;2004年

3 王磊;纯钛表面微弧氧化膜的结构特性和耐腐蚀性研究[D];青岛大学;2007年

4 张磊光;三维金属切削过程的有限元模拟[D];华北电力大学（北京）;2008年

5 解鹏;钛合金车削的实验研究与有限元仿真[D];苏州大学;2009年

本文编号：523823