Ti6Al4V钛合金高速车削性能分析及车削参数优化
发布时间：2022-11-05 06:01
近年来,在机械加工领域,高效率加工受到越来越多的关注,车削加工在实现高效率机械加工方面有非常明显的优点,且因高速车削加工技术在高效率加工方面有独特优势,成功跃居车削加工领域的首位。然而,在高速车削加工过程中,较为科学完整的加工参数选择表非常少,工人只能依靠以往的经验,或进行大量的试切来选择参数。因Ti6Al4V钛合金具有较好的综合性能,但又属于典型的难加工材料,因此本课题以WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金过程为研究对象,围绕车削过程中性能分析和参数优化两个方面进行。主要研究内容如下:（1）高速车削加工原理及有限元方法基本理论介绍金属车削过程中的变形区域及切屑的形成过程,分析车削过程中力的变化与温度的分布规律,运用有限元仿真理论对车削过程进行分析与验证。（2）基于DEFORM的车削过程有限元分析通过仿真软件DEFORM,建立基于WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金的正交车削仿真模型,研究分析切屑流动规律及刀具磨损的情况;运用瞬态和稳态相结合的方法,对车削过程中的应力、应变规律和温度场进行研究;基于有限元仿真分析结果,在刀垫上开取散热孔从而降低刀片车削温度,对刀垫进行开孔大小和数目的设...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 课题国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的研究内容及技术路线
1.3.1 本课题的研究内容
1.3.2 本课题的技术路线
1.4 本课题的研究方法
1.5 本章小结
第2章 高速车削加工原理及有限元方法基本理论
2.1 金属车削变形过程
2.1.1 金属车削的三个变形区域
2.1.2 高速车削加工切屑形成特征
2.1.3 高速车削锯齿形切屑形成机理
2.2 车削过程中的车削力
2.2.1 车削力来源
2.2.2 车削合力和分力
2.2.3 车削力的理论模型
2.3 车削过程中车削热与车削温度
2.3.1 车削过程中的车削热的产生与传出
2.3.2 车削温度分布与计算
2.4 刀具的磨损与耐用度
2.5 本章小结
第3章 Ti6Al4V钛合金高速车削过程有限元模拟
3.1 材料物理性能分析
3.2 DEFORM有限元仿真软件
3.2.1 DEFORM软件简介
3.2.2 DEFORM模块结构及分析流程
3.3 有限元模型的建立
3.3.1 刀具和工件材料模型的建立
3.3.2 刀具和工件几何模型的建立
3.3.3 网格划分及网格自适应重划分
3.3.4 动态接触与摩擦边界条件设置
3.3.5 车削分离准则
3.3.6 瞬态车削阶段到稳态车削阶段转变的设置
3.3.7 求解器及迭代方法的选择
3.4 高速车削有限元仿真结果分析
3.4.1 切屑形成过程分析
3.4.2 应力场分析
3.4.3 刀具磨损分析
3.4.4 车削温度场分析
3.4.5 车削力分析
3.5 刀具整体温度场研究
3.5.1 刀具模型的建立
3.5.2 降低车削温度措施
3.6 本章小结
第4章 基于遗传算法的车削参数优化
4.1 多目标优化与遗传算法优化基本理论
4.1.1 多目标优化基本理论
4.1.2 遗传算法优化基本理论
4.2 高速车削加工优化模型的建立
4.2.1 选取优化变量
4.2.2 选取目标函数
4.2.3 确定约束条件
4.3 优化模型求解
4.4 本章小结
第5章 刀具路径优化
5.1 高速车削刀具路径规划特征及原则
5.2 影响平稳车削的因素
5.3 基于Mastercam的刀具路径优化实例
5.3.1 Mastercam机床类型的选择
5.3.2 Mastercam刀具类型的选择
5.3.3 工件及材料管理
5.3.4 刀具路径管理
5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
本文编号：3702045
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 课题国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的研究内容及技术路线
1.3.1 本课题的研究内容
1.3.2 本课题的技术路线
1.4 本课题的研究方法
1.5 本章小结
第2章 高速车削加工原理及有限元方法基本理论
2.1 金属车削变形过程
2.1.1 金属车削的三个变形区域
2.1.2 高速车削加工切屑形成特征
2.1.3 高速车削锯齿形切屑形成机理
2.2 车削过程中的车削力
2.2.1 车削力来源
2.2.2 车削合力和分力
2.2.3 车削力的理论模型
2.3 车削过程中车削热与车削温度
2.3.1 车削过程中的车削热的产生与传出
2.3.2 车削温度分布与计算
2.4 刀具的磨损与耐用度
2.5 本章小结
第3章 Ti6Al4V钛合金高速车削过程有限元模拟
3.1 材料物理性能分析
3.2 DEFORM有限元仿真软件
3.2.1 DEFORM软件简介
3.2.2 DEFORM模块结构及分析流程
3.3 有限元模型的建立
3.3.1 刀具和工件材料模型的建立
3.3.2 刀具和工件几何模型的建立
3.3.3 网格划分及网格自适应重划分
3.3.4 动态接触与摩擦边界条件设置
3.3.5 车削分离准则
3.3.6 瞬态车削阶段到稳态车削阶段转变的设置
3.3.7 求解器及迭代方法的选择
3.4 高速车削有限元仿真结果分析
3.4.1 切屑形成过程分析
3.4.2 应力场分析
3.4.3 刀具磨损分析
3.4.4 车削温度场分析
3.4.5 车削力分析
3.5 刀具整体温度场研究
3.5.1 刀具模型的建立
3.5.2 降低车削温度措施
3.6 本章小结
第4章 基于遗传算法的车削参数优化
4.1 多目标优化与遗传算法优化基本理论
4.1.1 多目标优化基本理论
4.1.2 遗传算法优化基本理论
4.2 高速车削加工优化模型的建立
4.2.1 选取优化变量
4.2.2 选取目标函数
4.2.3 确定约束条件
4.3 优化模型求解
4.4 本章小结
第5章 刀具路径优化
5.1 高速车削刀具路径规划特征及原则
5.2 影响平稳车削的因素
5.3 基于Mastercam的刀具路径优化实例
5.3.1 Mastercam机床类型的选择
5.3.2 Mastercam刀具类型的选择
5.3.3 工件及材料管理
5.3.4 刀具路径管理
5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
本文编号：3702045
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3702045.html
