钛合金整体叶盘盘铣加工刀具设计与分析研究

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1、国内图书分类号：TG501工程硕士学位论文钛合金整体叶盘盘铣加工刀具设计与分析研究硕士研究生：张悦导师：程耀楠申请学位级别：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TG501DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDiscMillingToolDesignandAnalysisforTitaniumBliskCandidate：ZhuangYueSupervisor：ChengYaonan

2、AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringMechanicalManufactureandSpecialty：AutomationDateofOralExamination：March,2014HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology钛合金整体叶盘盘铣加工刀具设计及分析研究摘要钛合金整体叶盘是航空发动机中压气机的重要零件，其结构复杂和材料难加工两个特点一直是技术难点，随着整体叶盘结构的不断更新，对其加工工艺的要求越来越高。而在整

3、个加工过程中，刀具性能的好坏对整体叶盘的质量、加工效率起至关重要的作用。本文针对现新提出的盘/插/侧复合铣削加工工艺中盘铣工艺的特点设计和分析盘铣刀，主要进行如下研究：首先，分析整体叶盘盘铣加工特点并设计盘铣切削力试验。分析钛合金整体叶盘的结构和通道几何特征，对加工区域进行划分，通过计算求取叶盘通道盘铣可加工区域。分析盘铣加工工艺的特点，分析盘铣加工过程中切削力对加工过程的影响；通过盘铣钛合金试验，分析盘铣过程中不同切削参数下切削力的变化规律，并根据试验结果为后续刀具设计提供参考数据。其次，设计刀具的整体结构并完成建模。根据工件材

4、料特性，结合盘铣加工的特点，确定盘铣刀刀具结构、刀体与刀片的材料。对比分析刀片夹紧方式，并选用合适刀片；分析整体叶盘几何，确定盘铣刀的基本尺寸，设计容屑槽、刀槽结构尺寸，并利用UG软件对所设计的刀具进行建模。再次，通过仿真分析优化刀具结构。为保证刀具加工钛合金时能更好发挥性能，通过DEFORM软件对刀具几何参数（轴向、径向前角）进行切削仿真分析，基于切削力优化刀具几何参数；利用仿真软件对不同角度的盘铣刀的应力和应变进行计算，以验证刀具的强度；对优化后的盘铣刀结构进行模态分析，验证机床-刀具-工件匹配的安全性。最后，为保证所设计的刀

5、具的加工质量，分析刀具的加工特点及难点，规划盘铣刀加工工艺，对刀具刀槽和容屑槽等结构进行数控编程，完成所设计盘铣刀的加工制造。关键词盘铣刀；整体叶盘；钛合金；切削仿真；刀具制备‐I ‐ DiscMillingToolDesignandAnalysisforTitaniumBliskAbstractTitaniumbliskisanimportantpartofaeronauticalenginecompressor,anditsstructureiscomplexandmaterialsdifficulttoprocesstwof

6、eatureshavebeentechnicaldifficulties,withbliskstructurebeconstantlyupdated,requiringmoreandmorehightechnologyofitsprocessing.Inthewholeprocess,thetoolperformanceisgoodorbadfortheoverallqualityoftheblisk,processingefficiencyplaysacrucialrole.Inthispaper,againstthecurre

7、ntnewlyproposeddisc/plunge/flankcomplexmillingprocessdesignandanalysisofdisccutterbasedondiscmillingcharacteristics,thefollowingprimarilystudiesaredone:Firstly,thebliskofdiscmillingcharacteristicsanddiscmillingcuttingforceexperimentisdesign.Thestructureandcharacterist

8、icsofthechannelgeometrytitaniumblisk,themachiningareatobedivided,bycalculatingtheareatostrikealeafdiscchannelcanbeprocessed;