铝锂合金数控铣削加工工艺参数优化

• 作 者: 雷忠潭
• 出 处: 辽宁工程技术大学
• 发表日期: 2020年07期
• 关键词: 铝锂合金 表面粗糙度 铣削力 粒子群 工艺参数优化

随着我国航天事业的不断发展和壮大,我国的航空航天飞行技术正一步步的朝着高、精、尖方向发展。在航空航天等重要领域中,铝锂合金以质量轻,材料用量小,强度高和结构紧凑等优越的综合性能而被广泛的应用,但是这种零件材料去除率高达80%以上,使用传统的铣削加工方法不但加工效率低,而且零件的加工精度和表面的粗糙度达不到要求。本文针对此类问题,以航空铝锂合金薄壁构件数控铣削加工为背景,对其加工工艺参数进行多目标优化,在现有加工条件下保证工件加工质量并提高加工效率。通过对2195铝锂合金薄壁构件进行的数控铣削实验数据,采用方差法分析了四种变量对工件表面粗糙度的影响,结果表明每齿进给量对工件表面粗糙度影响程度最大,其他依次为径向切深、主轴转速和轴向切深,而且除了表面粗糙度随着每齿进给量增加而增加,其他加工参数对表面粗糙度影响并无明显规律。通过表面硬度实验数据对铝锂合金薄壁构件的加工硬化进行研究,主要以切削速度与进给量为变量对其进行分析,发现了其加工硬化规律。本文采用回归方法建立了表面粗糙度预测模型,并通过试验验证了模型的准确性。通过铝锂合金进行的数控铣削实验所获得的铣削力数据,采用极差法对其进行研究分析,结果表明在四种加工变量中轴向切深对其影响程度最大,其次为每齿进给量,径向切深与轴向切深,对其影响程度较小,而且并无明显规律。针对正交实验所得数据采用回归法建立铣削力预测模型,并通过实验验证了模型的准确性,以此作为多目标优化约束条件,通过对悬臂梁结构进行分析,通过实例对其加工变形量进行研究分析,并以最大变形量为多目标优化的约束条件。以表面粗糙度与材料去除率为优化目标,以实验加工参数范围,实验铣削力最大值、机床性能参数等为约束条件,采用改进粒子群多目标优化算法对其进行优化,所求得的Pareto前沿解采用灰色关联度分析法计算的权重系数进行最优解求解,通过实验验证了最优解的可行性与准确性。在有效的保证加工质量与变形量的同时,提高加工效率,为今后的铝锂合金薄壁构件铣削参数选择提供参考。该论文有图35幅,表26个,参考文献75篇。