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基于切削仿真的高效铣削镍基高温合金工艺参数优化研究

发布时间:2022-12-18 19:11
  镍基高温合金因其优异的高温特性而被广泛应用于航空航天发动机核心零件,然而其切削加工性差、加工用刀具昂贵、刀具易磨损以及加工效率低下,采用传统的实验手段研究镍基高温合金铣削工艺优化会大大增加研发成本和周期。随着计算机技性能的提升以及有限元技术在切削领域的快速发展,采用数值模拟手段部分代替实验已经成为研究趋势。本论文基于Abaqus/Explicit仿真平台对整体式硬质合金立铣刀铣削镍基高温合金GH4169进行了研究,具体内容如下:(1)阐述了金属切削有限元仿真的关键技术,根据铣削工艺建立了三维铣削数值模拟模型;(2)设计了整体式硬质合金立铣刀铣削GH4169的实验,同时基于该切削用量建立了三维铣削仿真模型,立铣刀模型首先采用逆向工程进行三维实体扫描,然后通过点云重构刀具以减小因刀具几何结构误差带来的不确定因素,最后以切削力为指标,通过对比分析后发现仿真结果和实验所测切削力最大误差在20%左右,并且两者切削力变化趋势相同,验证了仿真模型的可靠性;(3)基于验证后的铣削仿真模型,设计了高效铣削GH4169的工艺参数优化正交试验,采用最小切削力和切削温度作为评价指标并以材料去除率作为参考最终得... 

【文章页数】:71 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 镍基高温合金的研究现状
        1.2.1 镍基高温合金的高速切削研究现状
        1.2.2 切削仿真研究现状
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 GH4169 三维铣削关键技术
    2.1 引言
    2.2 材料的本构模型
        2.2.1 Zerilli-Armstrong本构模型
        2.2.2 Usui本构模型
        2.2.3 Drucker Prager本构模型
        2.2.4 Johnson-Cook本构模型
    2.3 材料损伤模型
    2.4 刀具工件接触模型
        2.4.1 面面接触和通用接触算法
        2.4.2 刀具工件摩擦模型
        2.4.3 热交换模型和传热
    2.5 刀具和工件材料属性
    2.6 网格划分技术
    2.7 本章小结
第3章 镍基高温合金GH4169 铣削实验
    3.1 引言
    3.2 刀具几何重构
    3.3 实验准备
        3.3.1 铣削实验刀具和工件材料
        3.3.2 实验机床
        3.3.3 测量设备与仪器
    3.4 实验条件设计
    3.5 仿真结果分析
        3.5.1 切削速度对切削力影响分析
        3.5.2 进给速度对切削力影响分析
        3.5.3 轴向切深对切削力影响分析
        3.5.4 铣削机理研究
    3.6 实验与仿真对比分析
        3.6.1 实验仿真切屑形态对比
        3.6.2 实验仿真切削力对比
    3.7 本章小结
第4章 铣削数值模拟工艺参数研究
    4.1 引言
    4.2 基于切削用量参数优化的正交试验
        4.2.1 正交试验设计
        4.2.2 多指标试验和极差分析
        4.2.3 最优组合成果分析
    4.3 基于刀具结构优化的单因素试验
        4.3.1 整体式硬质合金立铣刀三维建模
        4.3.2 单因素实验设计方案
        4.3.3 单因素试验结果分析
            4.3.3.1 径向前角γ0 单因素分析
            4.3.3.2 螺旋角对仿真结果的影响
    4.4 本章总结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢



本文编号:3722606

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