鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)銑削變形有限元仿真及加工參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、鈦合金材料因具有優(yōu)異的耐蝕性能、高比強(qiáng)度、抗疲勞、斷裂韌性好等顯著優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但鈦合金銑削時(shí)切削溫度高、刀具磨損嚴(yán)重、材料熱傳導(dǎo)率低，加工困難。而鈦合金復(fù)雜薄壁零件的加工精度要求比較高，加工精度和加工效率難以得到保障。因此，研究鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)在銑削過(guò)程中的變形預(yù)測(cè)，并對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)提高該類(lèi)零件的加工質(zhì)量和加工效率具有重要意義。
　　 本文以鈦合金頭盔掃描器薄壁殼體為研究對(duì)象，采用理論分析、有

2、限元仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究了鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)的銑削變形預(yù)測(cè)方法和加工參數(shù)優(yōu)化方法。主要工作如下：
　　 1. 根據(jù)鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)的材料屬性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工特點(diǎn)，選擇了合理的鈦合金銑削刀具，確定了合適的銑削方式、銑削參數(shù)和裝夾方案，設(shè)計(jì)了鈦合金頭盔掃描器薄壁殼體的專(zhuān)用夾具。
　　 2. 結(jié)合本文的研究對(duì)象，分析了有限元仿真過(guò)程中的幾何模型創(chuàng)建、材料去除、網(wǎng)格劃分、載荷施加、分層銑削、重啟動(dòng)技術(shù)及約束轉(zhuǎn)換等技術(shù)的解決

3、方案。研究了典型薄壁零件的加工變形預(yù)測(cè)方法。通過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)有限元仿真模型的可行性。
　　 3. 建立了以主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量為設(shè)計(jì)變量，最大加工變形最小化為目標(biāo)函數(shù)的切削參數(shù)優(yōu)化模型，采用有限元法計(jì)算加工變形，采用粒子群算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過(guò)程，完成了鈦合金頭盔掃描器薄壁殼體的切削參數(shù)優(yōu)化。通過(guò)試驗(yàn)與仿真結(jié)果的比較，驗(yàn)證了模型的可行性。
　　 4. 開(kāi)發(fā)了基于有限元軟件ABAQUS的鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)加工過(guò)程快速仿真系統(tǒng)