本文關(guān)鍵詞：基于振動特性鈦合金腹板加工刀具設(shè)計與性能評價

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【摘要】：鈦合金以其優(yōu)異的綜合物理力學(xué)性能備受航空航天領(lǐng)域青睞,然而,鈦合金屬于典型難加工材料其難加工性問題一直是加工領(lǐng)域研究重點。為降低飛機自重,提高結(jié)構(gòu)強度,滿足飛機機動性、負(fù)載能力及服役壽命不斷提出的新要求,薄壁腹板結(jié)構(gòu)在航空整體結(jié)構(gòu)件中廣泛應(yīng)用。鈦合金薄壁腹板切削力大,剛性差,極易產(chǎn)生切削振動,不僅直接降低加工精度與質(zhì)量,而且大大降低刀具耐用度,增加加工成本,降低生產(chǎn)效率,急需有效抑制腹板切削振動的解決策略�；阢娤髡駝酉到y(tǒng)方程探究腹板切削振動機理,研究認(rèn)為設(shè)計鈦合金腹板切削專用刀具是目前最具可行性的研究手段。首先對鈦合金切削機理進行深入研究,基于正交試驗,從切削力、切削振動兩個方面研究工藝參數(shù)對鈦合金切削性能的影響規(guī)律,通過極差分析、方差分析得出工藝參數(shù)對鈦合金切削性能的影響趨勢、影響顯著性以及貢獻率大小,揭示了工藝參數(shù)對鈦合金切削性能影響規(guī)律；通過不同刀具結(jié)構(gòu)的對比試驗,獲得了周刃前、后角及螺旋角對鈦合金切削性能的影響。通過鈦合金整體刀具壽命試驗,借助掃描電鏡和能譜分析,獲得鈦合金整體刀具磨損形式,揭示了其磨損機理；對已有考慮刀具磨損的切削力模型進行了修正,分析了刀具磨損狀態(tài)與切削力關(guān)系的內(nèi)在機制；運用二自由度銑削振動系統(tǒng)模型及頻譜分析,對工藝系統(tǒng)振動信號在時域和頻域內(nèi)隨刀具磨損的變化規(guī)律進行了深入研究,揭示了刀具磨損與切削振動強度及振動信號頻譜的內(nèi)在關(guān)系規(guī)律。采用有限元仿真分析,基于正交設(shè)計法,以較小Z向切削力為優(yōu)化目標(biāo),對底刃前角、后角和鈍圓半徑進行參數(shù)優(yōu)化組合；應(yīng)用斜角切削理論,對切削刃進行了刃傾角設(shè)計,提高底刃鋒利程度并減緩刀尖所受沖擊；建立Z方向切削力模型,借助Matlab對其進行數(shù)值仿真并進行傅里葉變換,以Z向切削力頻譜最小標(biāo)準(zhǔn)偏差為目標(biāo)函數(shù),對底刃齒間角進行優(yōu)化設(shè)計。以自行設(shè)計的抑制鈦合金腹板振動的刀具結(jié)構(gòu)與一把進口刀具進行腹板切削對比試驗,以Z向切削力、Z向切削振動及表面粗糙度為評價指標(biāo),驗證自行設(shè)計刀具對抑制腹板切削振動的有效性。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 腹板 工藝參數(shù) 磨損 刀具設(shè)計 切削力 振動
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG71
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第1章 緒論16-26
• 1.1 鈦合金概述16
• 1.2 刀具狀態(tài)與鈦合金切削性能關(guān)系研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 工藝參數(shù)與鈦合金切削性能關(guān)系研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 鈦合金加工刀具磨損機理研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 刀具磨損狀態(tài)與鈦合金切削性能關(guān)系研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 刀具結(jié)構(gòu)與鈦合金切削性能關(guān)系研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.1 前角對鈦合金切削性能的影響19
• 1.3.2 刀具后角對鈦合金切削性能的影響19-20
• 1.3.3 刃口鈍化對鈦合金切削性能的影響20-21
• 1.3.4 變齒距刀具對鈦合金切削性能的影響21
• 1.4 有限元在刀具設(shè)計中的應(yīng)用21-22
• 1.5 論文研究的目的和意義22-23
• 1.6 論文主要研究內(nèi)容23-26
• 第2章 工藝參數(shù)與刀具結(jié)構(gòu)對鈦合金切削性能的影響26-44
• 2.1 鈦合金銑削正交試驗設(shè)計26-29
• 2.1.1 銑削過程信號測試系統(tǒng)設(shè)計26-28
• 2.1.2 工藝參數(shù)正交試驗28-29
• 2.2 銑削工藝參數(shù)對鈦合金切削力的影響29-33
• 2.2.1 正交試驗切削力試驗結(jié)果29-30
• 2.2.2 切削力試驗結(jié)果極差分析30-31
• 2.2.3 切削力試驗結(jié)果方差分析31-33
• 2.3 銑削工藝參數(shù)對鈦合金切削振動的影響33-36
• 2.3.1 正交試驗切削振動試驗結(jié)果33-34
• 2.3.2 切削振動試驗結(jié)果極差分析34-35
• 2.3.3 切削振動試驗結(jié)果方差分析35-36
• 2.4 刀具結(jié)構(gòu)對鈦合金切削性能的影響36-41
• 2.4.1 刀具結(jié)構(gòu)對鈦合金切削力的影響36-39
• 2.4.2 刀具結(jié)構(gòu)對鈦合金切削振動的影響39-41
• 2.5 本章小結(jié)41-44
• 第3章 刀具磨損與鈦合金切削性能關(guān)系研究44-58
• 3.1 鈦合金整體硬質(zhì)合金刀具磨損研究44-47
• 3.1.1 鈦合金整體硬質(zhì)合金刀具壽命試驗44
• 3.1.2 鈦合金整體刀具磨損機理研究44-47
• 3.2 刀具磨損對鈦合金切削力的影響47-50
• 3.2.1 考慮刀具磨損的切削力模型47-49
• 3.2.2 刀具壽命歷程內(nèi)切削力變化規(guī)律49-50
• 3.3 刀具磨損對鈦合金切削振動的影響50-56
• 3.3.1 銑削系統(tǒng)動力學(xué)模型51-52
• 3.3.2 時域范圍內(nèi)刀具磨損對切削振動的影響52-53
• 3.3.3 頻域范圍內(nèi)刀具磨損對切削振動的影響53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第4章 抑制鈦合金腹板切削振動的刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計58-70
• 4.1 鈦合金腹板切削振動及抑制策略58-59
• 4.2 刀具底刃常規(guī)幾何參數(shù)設(shè)計59-62
• 4.2.1 底刃常規(guī)幾何參數(shù)正交設(shè)計59-60
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析60-62
• 4.3 底刃斜角設(shè)計62-64
• 4.4 底刃不等齒間角優(yōu)化64-69
• 4.4.1 鈦合金腹板切削力建模64-67
• 4.4.2 底刃不等齒距優(yōu)化67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第5章 抑制鈦合金腹板振動刀具切削性能試驗評價70-76
• 5.1 鈦合金銑削刀具對比試驗70-72
• 5.1.1 銑削試驗系統(tǒng)設(shè)計70-71
• 5.1.2 銑削對比試驗工藝參數(shù)71-72
• 5.2 試驗結(jié)果與討論72-75
• 5.2.1 切削振動試驗結(jié)果對比72
• 5.2.2 切削力試驗結(jié)果對比72-73
• 5.2.3 腹板表面粗糙度對比73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與參與課題82-84
• 發(fā)表論文82
• 參與課題82-84
• 致謝84-85
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃志剛,柯映林,王立濤;金屬切削加工的熱力耦合模型及有限元模擬研究[J];航空學(xué)報;2004年03期

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本文編號：615458