鈦合金Ti6Al4V有著非常優(yōu)異的力學(xué)性能,該材料的密度較低并且有著良好的耐腐蝕性,也因此被廣泛應(yīng)用于汽車、航空等重要的領(lǐng)域。但是鈦合金Ti6Al4V有著高溫化學(xué)性高、彈性模量小以及導(dǎo)熱系數(shù)低等特性,使得切削過程容易出現(xiàn)溫度、能耗過高、刀具磨損過快、表面質(zhì)量難以得到控制等問題,是一種很典型的難加工材料。因此,本研究提出了高斯過程回歸-多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法（GPR-MOPSO）的優(yōu)化模型,借助DEFORM-3D有限元仿真技術(shù)獲取數(shù)據(jù),實現(xiàn)基于銑削工藝參數(shù)來優(yōu)化鈦合金銑削加工中的表面粗糙度以及單位體積銑削能耗,獲取最優(yōu)銑削參數(shù)組合,該優(yōu)化模型可為銑削過程保持質(zhì)量穩(wěn)定及減少能耗提供有效的參數(shù)調(diào)控依據(jù)。鑒于DEFORM-3D具有減少物理實驗成本、縮短工藝參數(shù)選擇周期等優(yōu)點,本文采用DEFORM-3D模擬Ti6Al4V的銑削過程。利用DEFORM-3D構(gòu)建了帶涂層TiAlN的硬質(zhì)合金刀具銑削鈦合金過程的有限元模型,選取主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、銑削寬度、銑削深度為銑削參數(shù)進行模擬,獲取了不同參數(shù)組合的表面粗糙度與能耗數(shù)據(jù),并與物理實驗對比,驗證了DEFORM-3D獲取數(shù)據(jù)的有效性,為后期多目標(biāo)優(yōu)化模型... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾何的導(dǎo)入

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文基于DEFORM-3D有限元模擬銑削Ti6Al4V過程及銑削參數(shù)優(yōu)化12圖2-2模擬控制設(shè)置示意圖Figure2-2Diagramofanalogcontrolsettings6.仿真運動方式物理實驗銑削加工刀具固定并作旋轉(zhuǎn)運動，工作臺在作進給運動，同樣地，在仿真的環(huán)境中，把刀具的平移運動固定，在旋轉(zhuǎn)運動設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。工件的旋轉(zhuǎn)運動參數(shù)設(shè)置為0，平移運動設(shè)置的參數(shù)是進給速度的值。7.邊界條件的設(shè)定該程序主要設(shè)置仿真環(huán)境中熱交換及工具變形的問題。8.對象間的相互關(guān)系設(shè)定在該程序中主要設(shè)置的參數(shù)有摩擦系數(shù)、傳熱系數(shù)、以及刀具磨損模型，刀具磨損選擇了Usui模型。并且根據(jù)其他文獻，選擇這些模型的常數(shù)值。最后產(chǎn)生工件與刀具之間的接觸點。9.檢查并生成DB檔點擊檢查按鈕，檢查模擬控制設(shè)定的參數(shù)是否滿足仿真運行的條件，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫能產(chǎn)生，則滿足要求，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫不能產(chǎn)生，則需要根據(jù)提示的消息進行更改。以上的操作過程屬于前處理，前處理階段是DEFORM-3D最重要的階段，在設(shè)置參數(shù)有很多細節(jié)必須要把控，這對輸出的精度起著決定性作用，也是用戶操作過程花費時間最多之處。10.模擬過程點擊Simulator中的執(zhí)行，左邊位置出現(xiàn)綠色的“Running”，表示在正常仿真運行。

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文基于DEFORM-3D有限元模擬銑削Ti6Al4V過程及銑削參數(shù)優(yōu)化13在下圖2-3有限元仿真圖表的圖標(biāo)，點擊進去可觀察到整個仿真過程發(fā)生的變化，包括溫度、切屑形態(tài)、應(yīng)力變化等。圖2-3正常DEFORM-3D仿真的運行圖Figure2-3RunningchartofmormalDEFORM-3Dsimulation11.后處理點擊后處理中DEFORM-2D/3D按鈕，可出現(xiàn)如下圖2-4后處理界面，該界面顯示有：1.工件與刀具的顯示窗口；2.選擇仿真步數(shù)與播放過程；3.工件與刀具可選擇窗口；4.工具的控制窗口5.輸出變量選擇等。圖2-4后處理示意圖Figure2-4Post-processingdiagram2.2.3銑削Ti6Al4V過程DEFORM-3D模擬的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)控銑削過程是一個非常復(fù)雜的過程，所涉及的領(lǐng)域也很多，有摩擦學(xué)，還有各種力學(xué)知識，如熱力學(xué)、斷裂力學(xué)以及材料力學(xué)等。銑削工件的表面質(zhì)量受溫度，切削參

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]振動作用下方肩銑刀切削鈦合金加工表面形貌研究[D]. 于昕.哈爾濱理工大學(xué) 2019
[2]基于粒子群算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法研究[D]. 畢瑩.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[3]難加工材料超低溫加工冷卻系統(tǒng)設(shè)計與切削試驗研究[D]. 許清.南京航空航天大學(xué) 2018
[4]鈦合金TC4的液氮低溫切削研究[D]. 孟春.太原科技大學(xué) 2012



本文編號：3047718