钛合金TC4高速铣削试验研究及数值模拟
本文选题:钛合金TC4 + 铣削 ; 参考:《昆明理工大学》2016年硕士论文
【摘要】:钛合金具有优良的耐蚀性、较小的密度、高的比强度等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车,医药等部门都得到了很广泛的应用。又因其是典型的难加工材料,在实际生产中的加工效率和加工质量都很低。本文以钛合金TC4材料为研究对象开展了一系列的试验研究,研究内容如下:首先,对高速切削的国内外研究现状和相关理论基础行了梳理与总结。其次,通过前期调研与相关资料的参考在沈机集团昆明机床股份有限公司对合金TC4进行了一些列的正交铣削试验。根据不同型号的刀具、不同的速度区间以及不同的铣削方式对钛合金TC4进行了三因素四水平的正交铣削试验,并测得铣削过程中的切削力和工件表面粗糙度。通过试验数据分析了试验中各因素对切削力和工件表面粗糙度的影响显著性。通过以信噪比为评价指标优化出几组优选的切削参数组合和利用遗传算法优化得出了切削参数组合,并通过切削试验验证了优选切削参数组合的有效性。为建立在具体加工环境下钛合金TC4的铣削力预测模型和表面粗糙度预测模型,设计了正交切削试验;通过铣削验证试验得出验证试验值与预测值高度一致性。最后,利用AdvantEdgeFEM金属切削仿真软件对铣削过程进行了模拟仿真,模拟仿真出钛合金TC4铣削过程的各向铣削力和铣削温度的值以及切屑的形态。通过对钛合金TC4的铣削过程的研究,对在企业工程应用中有一定的参考价值,特别是对于一种新产品的问世所需要进行一系列的测试试验和给用户提供切削数据有重要的参考意义。
[Abstract]:Titanium alloys have been widely used in aerospace, petrochemical, shipbuilding, automobile, medicine and so on because of their excellent corrosion resistance, low density and high specific strength. Because it is a typical difficult-to-process material, the processing efficiency and quality are very low in actual production. In this paper, a series of experimental studies on titanium alloy TC4 materials are carried out. The research contents are as follows: firstly, the domestic and foreign research status and related theoretical basis of high speed cutting have been combed and summarized. Secondly, some orthogonal milling experiments of alloy TC4 were carried out in Kunming Machine tool Co., Ltd. According to different cutting tools, different speed ranges and different milling methods, orthogonal milling experiments of titanium alloy TC4 with three factors and four levels were carried out, and the cutting forces and workpiece surface roughness during milling were measured. The influence of various factors on cutting force and workpiece surface roughness is analyzed by test data. The combination of cutting parameters is optimized by using SNR as evaluation index and genetic algorithm is used to optimize the combination of cutting parameters. The validity of the combination of optimal cutting parameters is verified by cutting experiments. In order to establish the milling force prediction model and the surface roughness prediction model of titanium alloy TC4 in a specific machining environment, orthogonal cutting test was designed, and the results obtained from the milling verification test were highly consistent with the predicted values. Finally, the milling process is simulated by using advantage Edge FEM to simulate the milling force, milling temperature and chip shape of titanium alloy TC4 milling process. Through the research on the milling process of titanium alloy TC4, it has certain reference value in the engineering application of enterprise. Especially, it is necessary to carry out a series of testing experiments and provide cutting data to users for the coming out of a new product.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG54
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本文编号:2107826
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