钛合金薄壁件切削稳定性及工艺优化研究

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1、中图分类号:TH165论文编号：102870515-S085学科分类号：080202硕士学位论文钛合金薄壁件切削稳定性及工艺优化研究研究生姓名冯婷学科、专业机械电子工程研究方向先进制造技术指导教师陈蔚芳教授南京航空航天大学研究生院机电学院二〇一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanical&ElectricalEngineeringStudyonMachiningStabilityandProcessOptimizationofTitaniumA

2、lloyThin-WalledPartsAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyFengTingAdvisedbyProf.ChenWeifangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015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

3、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：摘要随着航空航天科技的不断发展，钛合金薄壁件被广泛的应用。但钛合金薄壁件由于其形状复杂、刚度差，在装夹与切削过程中容易产生变形，影响加工精度。因此，钛合金薄壁件加工稳定性预测与变形控制成为我国航空航天业急需解决的问题。本文以钛合金带耳形薄壁件为研究对象，对薄壁件加工稳定性预测、装夹布局对铣削稳定性影响、分层铣削径向切深与薄壁件刚度匹配等问题进行了研

4、究，具体研究工作如下：1）针对薄壁件铣削系统，建立了瞬时铣削力模型、动态铣削力模型，并通过铣削加工试验，验证了动态铣削力模型的有效性。2）采用有限元法和试验法，对主轴－刀具系统进行了模态分析，并验证了仿真分析模型的正确性；研究了铣削系统稳定域预测方法，分析了切削力系数、系统固有频率、阻尼比和径向切深对铣削系统稳定性的影响。3）以带耳形薄壁结构为对象，运用谐响应分析法，研究了装夹布局设计方法，以抑制薄壁件的加工振动，并通过加工试验，验证了装夹布局设计方法的可行性。4）以典型薄壁结构为对象，研究了分层切削径向切深与刚度的匹配关系，运用有限元法与遗传算法，对每层的径向切深进

5、行了优化，采用优化后的径向切深进行加工，可以减小加工变形。5）基于VisualC++平台开发了一套带耳形薄壁件的切削加工仿真软件，实现了尺寸及切削参数输入、装夹方案选择、加工仿真以及仿真结果分析查看功能，界面简单、易操作，减少了用户的分析工作量。关键词：薄壁件，动力学模型，稳定性预测，装夹，切削参数IABSTRACTWiththedevelopmentofaerospacescienceandtechnology，thetitaniumalloythin-walledpartisusedincreasingly．Duetosophisticatedshapeandpo

6、orstiffness，themachiningaccuracyiseasilyaffectedbydeformationwhichgeneratesintheprocessofclampingandcutting．Thus，thepredictionandcontroloftheinstabilityinthemillingprocessofthin-walledpartshasbecometheissuesofaerospaceindustryneedtoberesolved．Inthispaper，thetitaniumalloythin-walledpartw

7、ithearsurfaceisappliedtodoresearchonthepredictionofstability，theimpactoffixturelayoutonthestabilityandthemachingproblembetweenthecuttingradialdepthandthestiffnessofthethin-walledpartduringside-wallmillingprocess．Themainresearchisasfollow:1)Basedonthemillingsystem，ainstantaneous