ztc4钛合金铣削工艺及其结构件加工变形研究

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1、中图分类号：TH16;TG5论文编号：102870515-S009学科分类号：080201硕士学位论文ZTC4钛合金铣削工艺及其结构件加工变形研究研究生姓名黄宇峰学科、专业机械制造及其自动化研究方向切削加工技术指导教师左敦稳教授徐锋教授南京航空航天大学研究生院机电学院I二О一五年三月ZTC4钛合金铣削工艺及其结构件加工变形研究NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringStudyonMillingProcessandDeforma

2、tionofZTC4TitaniumAlloyComponentAThesisinMechanicalManufacturingandAutomationbyHuangYufengAdvisedbyProf.ZuoDunwenProf.XuFengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015IIZTC4钛合金铣削工艺及其结构件加工变形研究承诺书本人声明所呈交的博/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

3、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：IV南京航空航天大学硕士学位论文摘要为满足现代航空航天产品高强度、高耐热性和结构紧凑等要求，铸造钛合金整体结构件在此类产品上的应用越来越广泛。然而，此类零件在机加工过程中容易产生让刀现象，钛合金的难加工性会使刀具磨损加快，材料的去除使结构件应力重分布，这些因素都会导致结构件产生较大的加工变形。本文

4、以ZTC4铸造钛合金整体结构件为研究对象，采用实验和有限元仿真相结合的方法，研究了退火及应力重分布、切削载荷、刀具磨损等因素对结构件加工变形的影响，并提出了变形控制策略。完成的主要工作如下：1.通过单因素实验研究了各切削参数对切削力、切削温度的影响规律，并建立了经验公式。利用正交试验研究了刀具磨损与切削速度、每齿进给量、切削宽度的关系，指出在研究参数范围内，每齿进给量对刀具后刀面磨损影响最为明显，建立了后刀面磨损量与切削用量和时间的经验公式。2.利用有限元仿真和实验相结合的方法，研究了圆盘零件的退火热处理过程，建立了ZTC4钛合金退火热处理的有限元仿真模型。基于该模型，研究了结构件的退火热处理

5、过程并建立了其初始应力场。3.基于有限元仿真，分别研究了退火及应力释放、切削载荷、刀具磨损对加工变形的影响规律，并耦合上述因素获得了结构件变形的预测值；利用三坐标测量机测量实际加工结构件最终变形量，对比仿真结果，验证了有限元模型的准确性。利用遗传算法进行了加工参数的优化，提出了刀具补偿的方法来减小加工变形，通过有限元仿真，验证了优化后的参数和补偿后的路径确实能控制变形。关键词：ZTC4钛合金整体结构件刀具磨损残余应力加工变形VZTC4钛合金铣削工艺及其结构件加工变形研究AbstractDuetothefactthatmodernaerospaceproductsshouldmeetsuchre

6、quirementsashighstrength,highheatresistanceandcompactstructure,castingtitaniumalloymonolithiccomponentsarebecomingmoreandmorewidelyusedforthoseproducts.However,back-offoftheworkpiecelocalityduringthemachiningofthecomponents,therapidwearingofthetoolinmachiningtitaniumalloy,theredistributionoftheiniti

7、alresidualstresswiththeremovalofmaterials,allthosefactorswill,finally,leadtothemachiningdeformationofthecomponents.Experimentsandfiniteelementsimulationarecombinedtocarryoutresearchesonthedeformationo