TC18钛合金分体式滑轮架加工技术研究

发布时间：2020-11-19 08:30

　　 分体式滑轮架由钛合金TC18制造,该零件是飞机内、外襟翼上的主要承力件,零件的尺寸大,结构复杂,其外形大部分多由由腔槽、筋条组成,且加工时材料去除率很高,材料去除比例占到九成。由于零件尺寸很大,且加工完成后零件本身会存在难以控制的残余应力,这种残余应力的释放会导致零件发生严重的变形,导致滑轮架的加工精度很难保证。钛合金分体式滑轮架的加工工艺目前仍在探索阶段,加工工艺、加工技术、参数优化等方面仍不是十分成熟。分体式滑轮架作为飞机上重要的零件,需要深入研究它的加工工艺,以提高加工效率、加工精度和表面质量,这对于我国某型飞机的研制和生产具有重要的意义。论文以TC18钛合金分体式滑轮架的侧板为研究对象,采用实验与理论分析的方法研究了滑轮架侧板的高效加工工艺以及致使零件产生加工变形的原因,并提出了具体的解决方法。首先完成了滑轮架侧板的加工工艺规划。分析了滑轮架的工艺结构特征,确定了加工工艺,依据零件结构和加工工艺确定了加工的机床、刀具、装夹方式和夹具。同时,依据零件加工后的检测的内容及精度,选择了加工后的检测工具,制定了滑轮架侧板的机械加工工艺路线,编制了侧板零件加工工艺规程。其次进行了滑轮架高效粗加工工艺实验。粗加工阶段材料去除率很高,而加工效率低,针对这一问题,具体研究了摆线铣和快速铣这两种加工方式。通过理论推导与实验探究,计算了摆线铣的最大切削力,并根据实验结果优化了摆线铣的加工参数。通过快速铣的加工工艺实验研究,确定了快速铣的加工参数。接着研究了滑轮架侧板的高效精加工工艺。建立了精加工工艺实验系统,通过工艺实验探究了零件表面粗糙度与切削速度、背吃刀量和每齿进给量之间的关系,并根据实验结果,结合企业内实际,优化了精加工工艺参数。为提高滑轮架侧板加工质量,提出了滑轮架侧板变形控制技术并优化了刀位轨迹。分析了导致滑轮架侧板加工过程中变形的因素,并给出了控制变形的方法,减小了滑轮架加工过程中的变形情况。对走刀轨迹进行了详细的优化,并且进行了刀位轨迹仿真。最后进行了滑轮架侧板高效加工技术工程验证。根据前面的研究,进行了滑轮架侧板零件的加工,验证了本文提出的滑轮架高效加工技术,结果表明,采用本文所提出的加工技术不仅可以显著地提高零件加工精度及其表面质量,还可以提高加工效率,使加工周期缩短,节约加工成本。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V261
【部分图文】：

需要深入研究它的加工工艺，这对于我国飞机制造业有重要的。.2 钛合金切削性能及应用如前一部分所述，钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好以及耐高温性能优特点，在航空航天工业、化学工业、医药工程和休闲行业应用广泛。在高温下合金具有优异的比强度，而且耐高温氧化。由于具有这些优点，钛合金的应渐广泛，越来越普及，图 1-1 为一些钛合金制品。a)钛合金关节 b)钛合金紧固件

引起金刚石刀具的剧烈磨损。本论文中使用的滑轮架零件的钛合金型号为 TC18，即 Ti-5Al-5Mo-5属于我国自主开发的超高强度钛合金，该合金兼有α+β钛合金和β钛合能，强度高、韧性好，焊接性能优，特别适用于制造飞机起落架，滑部件。然而，这种钛合金更易于粘刀，且材料强度，加工难度更大。究的滑轮架零件是飞机中的关键部件，对零件表面粗糙度及尺寸精度而目前对于 TC18 钛合金滑轮架的研究还比较少，本论文对 TC18 钛的加工技术进行了研究。TC18 钛合金的上述特点导致其比较难以进行机械加工，这只是 TC18 难于制造的一个方面，另一个方面是由于钛合金用来制造航空零件时都是从一整块坯料上加工出需要的形状，材料去除率很大，如本研究中的金分体式滑轮架，其加工过程中材料去除率达 90%，这进一步增加对加工的难度。本研究中的钛合金分体式滑轮架如图 1-2 所示，从图中可件的结构较为复杂，零件结构多通孔、多筋，形状十分不规则，外形零件尺寸较大，加工时极易造成零件变形从而使精度丧失。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1.3 国内外研究现状1.3.1 钛合金加工过程中刀具磨损状况及磨损机理研究如前文所述，钛合金的弹性模量小，热导率低，化学活性高导致钛合金属于一类难于加工的材料，其中钛合金难加工的一个重要体现是加工钛合金时刀具的磨损状况。对于不同材质的刀具在对钛合金进行加工时所发生的刀具磨损这一研究方向，国内外有许多学者进行了研究，这些研究中使用的刀具包括 PVD 刀具、CBN 刀具、硬质合金刀具等，这些刀具的硬度与韧度关系如图 1-3[5]所示。
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本文编号：2889962