【摘 要】
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随着航空航天工业的发展,对零件材料的性能要求也越来越高,钛合金薄壁件使用量也不断增加。但由于薄壁件的结构特点,其刚性差、屈强比大,并且在切削加工中产生的切削力和切削
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随着航空航天工业的发展,对零件材料的性能要求也越来越高,钛合金薄壁件使用量也不断增加。但由于薄壁件的结构特点,其刚性差、屈强比大,并且在切削加工中产生的切削力和切削热易导致加工变形,传统的加工工艺方法较难保证加工精度和使用要求,本文采用精密加工方法对钛合金薄壁件进行试验研究和仿真研究,分析切削用量和残余应力对加工变形的影响。首先,为实现对钛合金材料的精密切削加工,并获得较好的加工质量和对变形的控制,必须对切削过程中的切削力和刀具磨损进行有效的控制,特别是刀具材料的合理选择。本文进行硬质合金刀具、PCBN刀具和金刚石刀具切削用量的单因素对比试验,分析各因素对切削力和加工表面质量的影响,同时通过试验研究金刚石刀具切削钛合金的切削机理。其次,对薄壁件的变形影响因素和残余应力的产生进行分析。通过计算剪切区、后刀面磨损区及刃口区的切削力和切削温度、切削产生的残余应力,分析残余应力对加工变形的影响,建立加工变形理论模型。再次,采用有限元分析方法对切削过程进行分析。使用Johnson-Cook材料模型和剪切模型对切削加工有限元模型进行完善和改进,通过进行切削用量单因素切削模拟,进一步研究切削参数对残余应力和加工变形的影响。最后,通过采用精密加工方法,使用金刚石刀具对钛合金薄壁件进行精密切削研究。为减小残余应力和提高加工效率,对切削参数进行分析和优化。通过切削试验,验证有限元模型,并得出钛合金薄壁件精密高效切削机理,为薄壁件的加工变形控制提供了有益的参考数据。
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