發(fā)布時(shí)間：2021-08-21 14:48

　　由于鋁合金薄壁件具有比強(qiáng)度高、輕量化等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)大梁、壁板等主承力結(jié)構(gòu)上。但此類零件材料去除率大、壁厚薄、剛度差、切削難度大,在高速銑削過程中,在銑削力的作用下容易失穩(wěn),導(dǎo)致不穩(wěn)定銑削。不僅制約著薄壁件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,同時(shí)對(duì)機(jī)床和刀具的使用壽命也造成很大影響。因此對(duì)高速切削過程中的切削參數(shù)選擇進(jìn)行研究有著非常重要的意義。然而在實(shí)際的加工中,對(duì)于參數(shù)的選擇大部分靠以往的經(jīng)驗(yàn),如何選取合適的切削參數(shù)是需要解決的問題。因此本文針對(duì)5A06高速銑削薄壁件結(jié)構(gòu)件的工藝優(yōu)化主要做了以下內(nèi)容:首先以高速切削理論和有限元技術(shù)作為基礎(chǔ),通過有限元分析軟件Deform-3D和Ls-dyna動(dòng)態(tài)仿真軟件對(duì)5A06鋁合金的切削過程進(jìn)行模擬仿真,其中包括材料本構(gòu)模型的建立、幾何模型的建立、工件—刀具—切屑摩擦模型等。通過單因素分析在不同的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度以及背吃刀量分別對(duì)銑削力、刀具溫度、刀具磨損以及工件變形的變化規(guī)律進(jìn)行分析總結(jié)。其次再通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)開展了在不同銑削參數(shù)條件下5A06的銑削加工試驗(yàn),通過測量加工后的表面粗糙度,分析各個(gè)因素對(duì)表面粗糙度的影響情況,并且得出最優(yōu)的參數(shù)組合,為加... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬切削過程中的滑流線示意圖

11圖2.2幾何分離準(zhǔn)則物理分離準(zhǔn)則是根據(jù)刀具尖端上方的部分轉(zhuǎn)折點(diǎn)的多重物理性質(zhì)來決定分離結(jié)果，當(dāng)分割部分中與之有關(guān)的物理因素的數(shù)值超出相對(duì)應(yīng)的規(guī)定最大值時(shí)，該部分就會(huì)被分割。該準(zhǔn)則能比較準(zhǔn)確地表示出在細(xì)微層面上切割過程的力學(xué)表征等物理因素。兩類規(guī)則在比較之下可以得出，物理準(zhǔn)則對(duì)現(xiàn)實(shí)情況的把握更貼切，但是其被實(shí)現(xiàn)的程度較低，尤其是在高速切削模式下，有些物件的物理因素難以控制，臨界值的測量無法準(zhǔn)確得知。在本文章應(yīng)用的模型中自動(dòng)認(rèn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的拉伸受力在超出應(yīng)力10倍則可以認(rèn)為切削面斷開分離[28]。2.2.2材料的流動(dòng)應(yīng)力模型工程材料最先產(chǎn)生可恢復(fù)性變形的部分，流動(dòng)應(yīng)力主要受到應(yīng)變率、應(yīng)變、溫度的調(diào)控。由此可見，基于材料構(gòu)建本質(zhì)的方程可以用此類應(yīng)力與應(yīng)變率、應(yīng)變和溫度之間的關(guān)系來表示。在當(dāng)下的研究中，對(duì)此三類因素的探索主要涵蓋比較大的界限，材料的移動(dòng)性質(zhì)還是依靠構(gòu)建本質(zhì)的方程來獲取，如比較經(jīng)典的Johnson-cook經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀．?dāng)前市面上的有限制的單元分析程序一般都會(huì)裝有自身使用的材料數(shù)據(jù)包，對(duì)于用戶使用而言極其高效快捷。本文采用的軟件是美國SFTC公司開發(fā)的一款工藝系統(tǒng)仿真軟件Deform—3D，其材料庫包含了數(shù)百種材料的數(shù)據(jù)，各種參考性質(zhì)都有數(shù)據(jù)顯示。由于該軟件自身安裝的材料庫中不存在與本文材料相匹配的數(shù)據(jù)源，故將選擇自建材料數(shù)據(jù)的方法建立對(duì)應(yīng)的材料流動(dòng)應(yīng)力分析模型，將其視為各個(gè)方向性質(zhì)一致的材料進(jìn)行匹配的模型建立與分析。2.2.3材料的接觸摩擦類型刀具與切削面碰觸摩擦類別的精確判斷是對(duì)有限單元分析準(zhǔn)確程度的影響因素之一。在分析得到工程構(gòu)建材料的本質(zhì)構(gòu)建方程后，該材料的流動(dòng)應(yīng)力的誤差就會(huì)極大降低。在極速切割的研究初期，大多采用庫倫摩擦理論，即刀面前端?

18式中，nBA+ε——材料應(yīng)變強(qiáng)化效果；++..1ln1ocεε——材料應(yīng)變速率；tmtTTTT1——流動(dòng)應(yīng)力所受溫度的作用；δ——等效應(yīng)力；ε——塑形應(yīng)變；圖3.15A06應(yīng)力-應(yīng)變曲線本文所用的5A06鋁合金J-C本構(gòu)參數(shù)采用分離式Hopkinson桿試驗(yàn)裝置得到，其本構(gòu)參數(shù)如下表所示：表3.15A06鋁合金材料本構(gòu)模型參數(shù)材料A(MPa)B(MPa)nCm5A06鋁合金218.3704.60.620.0150.933.2.3刀具磨損模型的建立在Usui模型與Archard的刀具磨損類型。通常情況下，前一模型常用于金屬不間斷加工而后一模型則在間斷加工領(lǐng)域有很好表現(xiàn)。因?yàn)楸狙芯渴卿X合金的高速銑削加工，所以要選擇Usui模型[36]。此表達(dá)式為3.2所示dtTbapVω=（3.2）式中，V——材料相對(duì)刀具表面滑速(m/h)；p——正壓力(Pa)；w——摩擦體積()；a、b——實(shí)驗(yàn)系數(shù)；T——接觸面的絕對(duì)溫度(℃)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DEFORM的CFRP銑削過程仿真和參數(shù)優(yōu)化分析[J]. 王振宇,王偉,王霄.  工具技術(shù). 2018(08)
[2]薄壁類零件高速切削中切削力預(yù)測研究進(jìn)展[J]. 朱延存,戚厚軍,靳剛,孟慶國.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2017(06)
[3]高速切削加工在機(jī)械制造中的運(yùn)用[J]. 許永輝.  現(xiàn)代鹽化工. 2017(05)
[4]航天用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料研究進(jìn)展及應(yīng)用需求[J]. 王群,王婧超,李雄魁,孟德浩,高藝航.  宇航材料工藝. 2017(01)
[5]薄壁件高速切削穩(wěn)定性研究[J]. 趙福桂,戚厚軍.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2016(01)
[6]薄壁零件高速銑削變形有限元仿真[J]. 牛紅亮,杜娟,楊振玲,董云霞.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2015(12)
[7]新型數(shù)控機(jī)床用鎂鋁合金的組織與性能研究[J]. 劉志剛.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2014(19)
[8]薄壁零件的制造工藝研究現(xiàn)狀[J]. 石廣豐,王景梅,宋林森,史國權(quán),范慧芳.  長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(01)
[9]鋁合金在航天航空中的應(yīng)用[J]. 張鈺.  鋁加工. 2009(03)
[10]5A06鋁合金的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)[J]. 林木森,龐寶君,張偉,遲潤強(qiáng).  爆炸與沖擊. 2009(03)

博士論文
[1]薄壁件高速銑削穩(wěn)定性及加工質(zhì)量應(yīng)用研究[D]. 黃云林.南京理工大學(xué) 2015
[2]殘余應(yīng)力生成機(jī)理及復(fù)雜薄壁件加工精度控制方法研究[D]. 江小輝.東華大學(xué) 2014
[3]基于表面微織構(gòu)刀具的鈦合金綠色切削冷卻潤滑技術(shù)研究[D]. 戚寶運(yùn).南京航空航天大學(xué) 2011
[4]超硬刀具高速銑削鈦合金的基礎(chǔ)研究[D]. 劉鵬.南京航空航天大學(xué) 2011
[5]鎳基高溫合金高速切削刀具磨損機(jī)理研究[D]. 肖茂華.南京航空航天大學(xué) 2010
[6]精密薄壁回轉(zhuǎn)體零件加工殘余應(yīng)力及變形的研究[D]. 劉海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[7]防銹鋁合金弱剛度復(fù)雜構(gòu)件高速銑削工藝研究[D]. 汪振華.南京理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于Deform的CFRP銑削過程仿真、參數(shù)優(yōu)化及試驗(yàn)研究[D]. 王偉.江蘇大學(xué) 2017
[2]切削鎂鋁合金金剛石單晶刀具的制備和磨損機(jī)理分析[D]. 朱玲艷.河南工業(yè)大學(xué) 2016
[3]高速銑削模具鋼Cr12MoV的切削溫度及刀具磨損研究[D]. 程格.蘭州理工大學(xué) 2016
[4]鈦合金薄壁件高速銑削加工技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 陳國三.南京理工大學(xué) 2016
[5]高速加工條件下銑削過程模擬研究[D]. 張志超.北京理工大學(xué) 2015
[6]基于正交試驗(yàn)的盾構(gòu)刀具磨損分析[D]. 陳琳.石家莊鐵道大學(xué) 2015
[7]42CrMo高強(qiáng)度鋼高速銑削過程中切削力和切削溫度的研究[D]. 劉衣昌.南華大學(xué) 2015
[8]高速銑削表面粗糙度預(yù)測及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 華崇.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[9]硬質(zhì)合金涂層立銑刀高速銑削鈦合金切削性能研究[D]. 陳建軍.哈爾濱理工大學(xué) 2014
[10]高速銑削P20模具鋼銑削力的試驗(yàn)及仿真[D]. 王超.燕山大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3355804