基于微织构刀具的钛合金切削过程切削力的研究

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1、分类号：TG5密级：天津理工大学研究生学位论文基于微织构刀具的钛合金切削过程切削力的研究（申请工程硕士学位）工程领域：机械工程作者姓名：杨翠蕾指导教师：郑清春教授2016年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeStudyofCuttingForceinCuttingProcessofTitaniumAlloyBasedonMicro-textureCuttingToolByCuileiYangSupervisorQingchunZhen

2、gJanuary2016独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工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，并采用影印

3、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：年月日年月日摘要高强度、低密度、优良的耐腐蚀性等主要性能使钛合金在很多领域受到青睐，广泛应用于航空、医疗化学等领域。但由于钛合金的难加工性，使切削刀具在钛合金加工过程中磨损严重，耐用度低，限制切削加工效率的提高。而摩擦学相关的研究发现，具有一定纹理的非光滑表面反而具有更好的减磨作用，合理的微织构形貌和参数可以起到良好的减磨作用。本文在销试样的表

4、面加工沟槽型微织构，进行销盘摩擦磨损试验，研究微织构对YG8/TC4摩擦性能的影响。利用有限元法对钛合金切削过程进行仿真建模，研究微织构刀具在钛合金切削过程中主切削力的变化规律。本文主要从以下几个方面进行研究：首先，利用激光打标机在销试样表面加工出微织构，通过无微织构与有微织构的销试样与钛合金组成的摩擦副进行摩擦磨损试验，发现微织构有良好的减磨效果。选择不同尺寸参数微织构的销试样与钛合金进行摩擦磨损试验，研究不同微织构参数对减磨效果的影响。其次，利用有限元软件ABAQUS构建硬质合金切削钛合金的二维仿真模型，并进行钛合金的切削实验，

5、验证模型的正确性。对有微织构的刀具切削钛合金的过程进行仿真，并与无微织构的刀具切削钛合金的仿真进行对比，分析刀具应力分布情况，切削力的变化规律，以及对等效塑性应变产生的影响。最后，研究切削力关于微织构尺寸参数的变化规律。通过单因素试验确定各变量的取值范围，进行中心复合试验，得出主切削力关于微织构参数的预测模型，利用响应曲面法分析主切削力随微织构参数变化的规律。关键词：微织构刀具钛合金有限元模拟响应曲面法AbstractTitaniumalloysarewidelyusedinthefieldsofaviation,medical,c

6、hemicalandotherfieldswithitshighstrength,lowdensityandcorrosionresistance.However,titaniumalloyisdifficult-to-machinematerial,theserioustoolwearandlowdurabilityintheprocessofcuttinglimitingtheefficiencyofthecuttingprocess.Thestudyofbionictribologyhasfoundthatthesurface

7、withacertaintexturehasabetterwearresistanceandreasonablemicro-textureprofileandsizeparametersplayagoodroleinreducingfriction.Inthispaper,micro-textureshavebeenprocessedonthesurfaceofthepinsample,andtheeffectofmicro-textureonthefrictionpropertiesofYG8/TC4hasbeenstudiedb

8、yfrictionandweartest.Thesimulationmodelofcuttingtitaniumalloyhasbeenestablishedbythefiniteelementsoftware.Thecuttingf