钛合金薄壁腹板铣削加工变形基础研究

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1、中图分类号：TG5论文编号：102870515-S002学科分类号：080202硕士学位论文钛合金薄壁腹板铣削加工变形基础研究研究生姓名陈婷婷学科、专业机械制造及其自动化研究方向先进制造技术指导教师何宁教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringBasicResearchontheDeformationofTitaniumAlloyThin-wallWebWor

2、kpiecesAThesisinAdvancedmanufacturingtechnologybyChenTingtingAdvisedbyProf.HeNingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构

3、的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：III钛合金薄壁腹板铣削加工变形基础研究摘要钛合金薄壁结构件是现代飞机机体结构中的主要承力构件之一，但具有材料和结构的双重难加工特性，加工精度难以保证。本文以钛合金薄壁腹板为研究对象，综合有限元仿真与铣削试验，对Ti6Al4V钛合金薄壁腹板的加工变形进行了深入分析，并提出了相应的加工变形控制工艺策略。论文主要研究工作如下：（1）利用正交试验建立了薄壁腹板立铣切削力峰

4、值预测模型，试验验证此切削力模型的最大误差可控制在24%以内，因此该铣削力预测模型是可靠的；（2）进行了一系列钛合金铣削力单因素试验，初步探究切削参数对切削力、表面加工质量和变形量的影响。为后几章钛合金铣削加工变形研究提供了参考依据；（3）基于有限元软件建立两种铣削仿真变形预测模型，刚性预测模型和热力耦合动态预测模型，分析了二者的优缺点，并进行了试验验证，结果表明热力耦合动态模型预测精度较高，可准确预测工件加工变形和表面加工质量；利用变形预测模型计算了铣削过程中的变形量，为工艺优化提供了参考依据；（4）以提高瞬时切削位置刚度为目标，结合工艺系统刚度理论，对如何提高工件、刀具、

5、装夹和机床加工系统刚度进行了基础研究，加工出了尺寸精度在要求范围内的工件一件。本文最后针对钛合金薄壁腹板铣削加工变形问题提出了基于提高工艺系统刚度的变形控制策略。关键词：Ti6Al4V，薄壁腹板，铣削力预测模型，加工变形，三维铣削仿真，工艺优化IV南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThetitaniumalloyworkpieceshavebeenusedwidelyinmodernaircraftasthemainbearingstructures.However,withthedualmachiningdifficultiesofmaterialsandstru

6、ctures,itishardtoensurethesizeaccuracyoftitaniumalloythin-wallworkpieces.Thispaperstudiestitaniumalloy(Ti6Al4V)astheresearchobject,andanalyzesthemillingdeformationdeeplycombiningFEMsimulationtechnology.Themainresearchworksasfollows:(1)Basedonthetheoreticalanalysisofthemillingprocess,coupled

7、withorthogonalregressionexperiments,buildthemillingforcepredictionmodel.Thereliabilityofthemodelisverifiedthoughaseriesofmillingexperimentandthemosterrorisbelow24%;(2)Singlefactortestsofcuttingparametershavebeenconductedtoresearchtheinfluenceofparameters