由于鋁合金薄壁件具有比強度高、輕量化等優(yōu)點被廣泛應用于飛機大梁、壁板等主承力結(jié)構(gòu)上。但此類零件材料去除率大、壁厚薄、剛度差、切削難度大,在高速銑削過程中,在銑削力的作用下容易失穩(wěn),導致不穩(wěn)定銑削。不僅制約著薄壁件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,同時對機床和刀具的使用壽命也造成很大影響。因此對高速切削過程中的切削參數(shù)選擇進行研究有著非常重要的意義。然而在實際的加工中,對于參數(shù)的選擇大部分靠以往的經(jīng)驗,如何選取合適的切削參數(shù)是需要解決的問題。因此本文針對5A06高速銑削薄壁件結(jié)構(gòu)件的工藝優(yōu)化主要做了以下內(nèi)容:首先以高速切削理論和有限元技術(shù)作為基礎,通過有限元分析軟件Deform-3D和Ls-dyna動態(tài)仿真軟件對5A06鋁合金的切削過程進行模擬仿真,其中包括材料本構(gòu)模型的建立、幾何模型的建立、工件—刀具—切屑摩擦模型等。通過單因素分析在不同的主軸轉(zhuǎn)速、進給速度以及背吃刀量分別對銑削力、刀具溫度、刀具磨損以及工件變形的變化規(guī)律進行分析總結(jié)。其次再通過設計正交試驗開展了在不同銑削參數(shù)條件下5A06的銑削加工試驗,通過測量加工后的表面粗糙度,分析各個因素對表面粗糙度的影響情況,并且得出最優(yōu)的參數(shù)組合,為加... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬切削過程中的滑流線示意圖

11圖2.2幾何分離準則物理分離準則是根據(jù)刀具尖端上方的部分轉(zhuǎn)折點的多重物理性質(zhì)來決定分離結(jié)果，當分割部分中與之有關的物理因素的數(shù)值超出相對應的規(guī)定最大值時，該部分就會被分割。該準則能比較準確地表示出在細微層面上切割過程的力學表征等物理因素。兩類規(guī)則在比較之下可以得出，物理準則對現(xiàn)實情況的把握更貼切，但是其被實現(xiàn)的程度較低，尤其是在高速切削模式下，有些物件的物理因素難以控制，臨界值的測量無法準確得知。在本文章應用的模型中自動認為轉(zhuǎn)折點處的拉伸受力在超出應力10倍則可以認為切削面斷開分離[28]。2.2.2材料的流動應力模型工程材料最先產(chǎn)生可恢復性變形的部分，流動應力主要受到應變率、應變、溫度的調(diào)控。由此可見，基于材料構(gòu)建本質(zhì)的方程可以用此類應力與應變率、應變和溫度之間的關系來表示。在當下的研究中，對此三類因素的探索主要涵蓋比較大的界限，材料的移動性質(zhì)還是依靠構(gòu)建本質(zhì)的方程來獲取，如比較經(jīng)典的Johnson-cook經(jīng)驗模型。當前市面上的有限制的單元分析程序一般都會裝有自身使用的材料數(shù)據(jù)包，對于用戶使用而言極其高效快捷。本文采用的軟件是美國SFTC公司開發(fā)的一款工藝系統(tǒng)仿真軟件Deform—3D，其材料庫包含了數(shù)百種材料的數(shù)據(jù)，各種參考性質(zhì)都有數(shù)據(jù)顯示。由于該軟件自身安裝的材料庫中不存在與本文材料相匹配的數(shù)據(jù)源，故將選擇自建材料數(shù)據(jù)的方法建立對應的材料流動應力分析模型，將其視為各個方向性質(zhì)一致的材料進行匹配的模型建立與分析。2.2.3材料的接觸摩擦類型刀具與切削面碰觸摩擦類別的精確判斷是對有限單元分析準確程度的影響因素之一。在分析得到工程構(gòu)建材料的本質(zhì)構(gòu)建方程后，該材料的流動應力的誤差就會極大降低。在極速切割的研究初期，大多采用庫倫摩擦理論，即刀面前端?

18式中，nBA+ε——材料應變強化效果；++..1ln1ocεε——材料應變速率；tmtTTTT1——流動應力所受溫度的作用；δ——等效應力；ε——塑形應變；圖3.15A06應力-應變曲線本文所用的5A06鋁合金J-C本構(gòu)參數(shù)采用分離式Hopkinson桿試驗裝置得到，其本構(gòu)參數(shù)如下表所示：表3.15A06鋁合金材料本構(gòu)模型參數(shù)材料A(MPa)B(MPa)nCm5A06鋁合金218.3704.60.620.0150.933.2.3刀具磨損模型的建立在Usui模型與Archard的刀具磨損類型。通常情況下，前一模型常用于金屬不間斷加工而后一模型則在間斷加工領域有很好表現(xiàn)。因為本研究是鋁合金的高速銑削加工，所以要選擇Usui模型[36]。此表達式為3.2所示dtTbapVω=（3.2）式中，V——材料相對刀具表面滑速(m/h)；p——正壓力(Pa)；w——摩擦體積()；a、b——實驗系數(shù)；T——接觸面的絕對溫度(℃)。

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本文編號：3355804