航天钛合金整体结构件高效加工工艺研究与工程应用

发布时间：2017-09-14 02:31

  本文关键词：航天钛合金整体结构件高效加工工艺研究与工程应用

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【摘要】：航空航天工业的快速发展,对钛合金整体结构件的需求越来越大,但钛合金整体结构件极高的材料去除率、薄壁复杂形状及难加工特征,给这类零件的高质量、高效率加工带来了巨大的挑战。本文以典型TC4钛合金材料带筋复杂曲面类整体结构件为对象,结合典型产品零件的结构特征,开展了航天钛合金切削加工有限元仿真分析和铣削加工工艺试验分析,探索和研究航天整体结构件高效加工工艺的技术方案与途径,研究内容主要包括:(1)航天钛合金铣削加工有限元仿真分析研究。分析了钛合金力热耦合过程建模的关键问题,包括材料本构模型的动态失效准则,切屑分离、断裂准则,刀具-切屑-工件的摩擦模型等。重点研究了航天钛合金在不同温度、不同应变率条件下的应力应变关系模型,建立航天钛合金的JC修正本构方程。根据仿真结果,对不同刀具几何结构下的切削力,切削温度,切屑形态转变规律进行了分析。(2)航天钛合金铣削加工工艺试验研究。开展了在不同铣削工艺参数下钛合金材料的铣削加工试验,综合考虑零件结构特征、机床性能、加工工艺、安装方法等开展铣削加工试验研究。通过切削力,切削温度在线测量与分析,表面粗糙度,切屑形态和刀具磨损情况的离线测量与分析,研究可行工艺方案,优化切削工艺参数,为钛合金整体结构件高效加工提供科学依据。(3)以TC4钛合金舵骨架零件为典型加工对象进行工程验证。通过加工工艺参数优化、专用工装设计、刀具优选、走刀轨迹优化等措施,在确保和改善产品加工质量的前提下,提高了舵骨架整体结构件的加工效率,缩短了加工周期。本文的研究成果可推广应用于同类薄壁多型面结构件加工。
【关键词】：航天整体结构件 铣削 有限元仿真 高效加工
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 本课题的来源8
• 1.2 课题研究目的与意义8-10
• 1.3 航天钛合金结构件高效加工技术发展现状10-17
• 1.3.1 航天钛合金材料应用现状10-12
• 1.3.2 航天钛合金结构件加工技术现状12-17
• 1.4 本文的研究内容17-18
• 第二章 航天钛合金铣削加工有限元仿真分析18-36
• 2.1 切削加工有限元仿真概述18-20
• 2.2 切削加工力热耦合过程建模关键问题20-21
• 2.2.1 材料本构模型20
• 2.2.2 切屑分离、断裂准则20-21
• 2.2.3 刀具-切屑-工件的摩擦模型21
• 2.3 航天钛合金切削仿真力热耦合建模21-27
• 2.3.1 材料应力应变关系模型22-25
• 2.3.2 铣削加工有限元模型的建立25-27
• 2.4 钛合金铣削加工有限元仿真分析27-35
• 2.4.1 钛合金铣削温度和刀具应力27-28
• 2.4.2 刀具几何结构优化28-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 航天钛合金铣削加工工艺试验研究36-65
• 3.1 铣削加工试验设计36-42
• 3.1.1 试验材料与刀具36-37
• 3.1.2 试验设备与检测系统37-40
• 3.1.3 试验方案40-42
• 3.2 铣削加工试验分析42-61
• 3.2.1 铣削工艺参数对铣削力的影响42-48
• 3.2.2 铣削工艺参数对铣削温度的影响48-54
• 3.2.3 铣削工艺参数对表面粗糙度的影响54-56
• 3.2.4 铣削工艺参数对刀具磨损的影响56-59
• 3.2.5 铣削工艺参数对切屑形成的影响59-61
• 3.3 铣削加工工艺对高效加工的影响分析61-63
• 3.4 本章小结63-65
• 第四章 航天钛合金舵骨架的高效加工工艺研究65-79
• 4.1 舵骨架整体结构件原加工工艺分析65-66
• 4.1.1 技术要求概述65-66
• 4.1.2 舵骨架结构件的原加工工艺66
• 4.2 舵骨架结构件高效加工优化方法66-74
• 4.2.1 加工方式及工艺流程的优化66-69
• 4.2.2 型面铣削优化69-70
• 4.2.3 深孔加工的优化70-74
• 4.3 舵骨架结构件的加工质量及其效率分析74-78
• 4.3.1 加工质量的检测与分析74-77
• 4.3.2 加工效率的统计分析77-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第五章 总结与展望79-81
• 5.1 主要研究工作与结论79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文84-85
• 攻读硕士学位期间已公开或申请的专利与软件著作权85-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 姜学耘;谢国如;;高速切削在难加工材料中的应用[J];机械工程与自动化;2010年04期

2 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

3 訾群;;钛合金研究新进展及应用现状[J];钛工业进展;2008年02期

4 严鲁涛;袁松梅;刘强;;绿色切削中的微量润滑技术[J];制造技术与机床;2008年04期

5 杨勇;柯映林;董辉跃;;钛合金切削绝热剪切带形成过程的有限元分析[J];浙江大学学报(工学版);2008年03期

6 李友生;邓建新;石磊;;高速切削加工钛合金的刀具材料[J];制造技术与机床;2007年08期

7 褚洪;全能金属——钛[J];金属世界;2001年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 安庆龙;低温喷雾射流冷却技术及其在钛合金机械加工中的应用[D];南京航空航天大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 朱雨恩;钛合金切削中锯齿形切屑的绝热剪切带组织演变及其形成机理的研究[D];华南理工大学;2010年

2 刘敏;不同组织结构钛合金切削性能的实验研究[D];上海交通大学;2009年

3 朱文明;高速切削Ti6Al4V切屑形成仿真研究[D];南京航空航天大学;2007年

4 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

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本文编号：847344