發(fā)布時(shí)間：2017-08-10 10:23

  本文關(guān)鍵詞：Ti-6Al-4V鈦合金加工性能研究

  更多相關(guān)文章： Ti-6Al-4V鈦合金 切削仿真 車(chē)削實(shí)驗(yàn) 預(yù)測(cè)模型 參數(shù)優(yōu)化

【摘要】：鈦合金因?yàn)榫哂辛己玫牧W(xué)性能和化學(xué)性能而在航空航天、軍事船艦等行業(yè)中被廣泛應(yīng)用,在醫(yī)學(xué)、汽車(chē)行業(yè)中應(yīng)用也十分常見(jiàn)。但是從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看來(lái),鈦合金的加工表面質(zhì)量極大地影響著零件的耐腐蝕性能和疲勞壽命,由于加工質(zhì)量而引起的鈦合金失效的現(xiàn)象也屢屢發(fā)生。然而,鈦合金材料塑性大、硬度高、加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重使其在切削加工中表面質(zhì)量難以提高。論文以Ti-6Al-4V鈦合金為研究對(duì)象,對(duì)其在不同的切削參數(shù)下進(jìn)行了有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究,得出了在滿足表面質(zhì)量要求的前提下具有最高加工效率的參數(shù)組合。還對(duì)其進(jìn)行了電火花線切割加工實(shí)驗(yàn),分析了影響Ti-6Al-4V鈦合金的表面質(zhì)量的電參數(shù)。首先通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究金屬切削的研究進(jìn)行大量的調(diào)研,分析了金屬切削仿真的關(guān)鍵所在。在此基礎(chǔ)上,利用專(zhuān)門(mén)研究金屬切削的有限元分析軟件AdvantEdge建立了K類(lèi)硬質(zhì)合金刀具車(chē)削Ti-6Al-4V鈦合金的二維有限元模型,模擬分析了切削力、切削溫度和殘余應(yīng)力隨切削用量參數(shù)和刀具幾何參數(shù)的變化規(guī)律。為研究鈦合金材料加工表面質(zhì)量隨切削參數(shù)的變化規(guī)律,進(jìn)行了Ti-6Al-4V鈦合金的車(chē)削實(shí)驗(yàn),得到了正交試驗(yàn)條件下的表面粗糙度值和切削溫度值,并分析了切削用量參數(shù)對(duì)它們的影響規(guī)律,將實(shí)驗(yàn)得到的規(guī)律與仿真得到的規(guī)律進(jìn)行對(duì)比分析；同時(shí)進(jìn)行了電火花線切割Ti-6Al-4V鈦合金棒料端面實(shí)驗(yàn),觀察分析了不同電參數(shù)下的工件表面質(zhì)量,并與車(chē)削實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。以Box-Behnken方法設(shè)計(jì)了面向表面粗糙度的車(chē)削實(shí)驗(yàn)方案,并以此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過(guò)多項(xiàng)式響應(yīng)面法擬合出表面粗糙度的預(yù)測(cè)模型。以預(yù)測(cè)模型為約束條件,以金屬切除率為目標(biāo)函數(shù),以切削用量的取值范圍為邊界條件,通過(guò)多島遺傳算法進(jìn)行了面向已加工表面粗糙度的切削參數(shù)優(yōu)化,得到了在相應(yīng)約束值下的最優(yōu)切削參數(shù)組合。
【關(guān)鍵詞】：Ti-6Al-4V鈦合金 切削仿真 車(chē)削實(shí)驗(yàn) 預(yù)測(cè)模型 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG506;TG661
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-21
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 金屬切削加工國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10
• 1.3 鈦合金材料切削性能研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 鈦合金材料切削國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.2 鈦合金材料切削國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 鈦合金電火花加工的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.1 鈦合金材料電火花加工國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 鈦合金材料電火花加工國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15
• 1.5 金屬切削及有限元仿真理論15-18
• 1.5.1 金屬切削過(guò)程16
• 1.5.2 有限元分析方法原理簡(jiǎn)介16-18
• 1.5.3 有限元分析過(guò)程18
• 1.6 本論文的主要內(nèi)容和意義18-20
• 1.7 本章小結(jié)20-21
• 第2章 TC4鈦合金車(chē)削過(guò)程有限元仿真21-49
• 2.1 AdvantEdge軟件簡(jiǎn)介21-23
• 2.1.1 AdvantEdge組成21-22
• 2.1.2 AdvantEdge特征22
• 2.1.3 AdvantEdge優(yōu)勢(shì)22-23
• 2.2 切削仿真研究?jī)?nèi)容23-25
• 2.2.1 切削力23-24
• 2.2.2 切削溫度24
• 2.2.3 殘余應(yīng)力24-25
• 2.3 鈦合金切削仿真建模25-29
• 2.3.1 材料本構(gòu)模型和參數(shù)25-26
• 2.3.2 刀具及其幾何角度參數(shù)的設(shè)置26-27
• 2.3.3 單元網(wǎng)格設(shè)置27-28
• 2.3.4 仿真設(shè)計(jì)28-29
• 2.4 改變切削用量的切削過(guò)程仿真29-40
• 2.4.1 進(jìn)給量對(duì)切削力的影響31-32
• 2.4.2 進(jìn)給量對(duì)切削溫度的影響32-33
• 2.4.3 背吃刀量對(duì)切削力的影響33
• 2.4.4 背吃刀量對(duì)切削溫度的影響33-34
• 2.4.5 切削速度對(duì)切削力的影響34-35
• 2.4.6 切削速度對(duì)切削溫度的影響35-36
• 2.4.7 切削用量參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響36-40
• 2.5 改變刀具參數(shù)的切削過(guò)程仿真40-47
• 2.5.1 刀具前角對(duì)切削力的影響40
• 2.5.2 刀具前角對(duì)溫度的影響40-42
• 2.5.3 刀具后角對(duì)切削力的影響42
• 2.5.4 刀具后角對(duì)溫度的影響42-44
• 2.5.5 刀刃鈍圓半徑對(duì)切削力的影響44
• 2.5.6 刀刃鈍圓半徑對(duì)溫度的影響44-46
• 2.5.7 刀具幾何參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響46-47
• 2.6 本章小結(jié)47-49
• 第3章 TC4鈦合金切削加工實(shí)驗(yàn)研究49-78
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)材料49-52
• 3.1.1 工件材料49
• 3.1.2 切削刀片49-50
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量?jī)x器50-52
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)52-56
• 3.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)52-53
• 3.2.2 正交試驗(yàn)53-56
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果56-75
• 3.3.1 切削力實(shí)驗(yàn)56-61
• 3.3.2 表面粗糙度實(shí)驗(yàn)61-65
• 3.3.3 已加工表面硬度實(shí)驗(yàn)65-68
• 3.3.4 切削溫度實(shí)驗(yàn)68-72
• 3.3.5 鈦合金切屑形態(tài)研究72-75
• 3.4 實(shí)驗(yàn)規(guī)律與仿真規(guī)律對(duì)比75-77
• 3.5 本章小結(jié)77-78
• 第4章 面向表面粗糙度的切削參數(shù)優(yōu)化78-85
• 4.1 Design-Expert軟件簡(jiǎn)介78-79
• 4.2 多項(xiàng)式響應(yīng)面方法簡(jiǎn)介及模型建立79-82
• 4.3 遺傳算法簡(jiǎn)介82-83
• 4.4 切削參數(shù)優(yōu)化模型及結(jié)果83-84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 第5章 TC4鈦合金電火花加工實(shí)驗(yàn)研究85-89
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量?jī)x器85-86
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果86-87
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與對(duì)比87-88
• 5.4 本章小結(jié)88-89
• 第6章 結(jié)論與展望89-92
• 6.1 結(jié)論89-90
• 6.2 展望90-92
• 致謝92-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目99

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本文編號(hào)：650210