【摘 要】
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钛合金材料因具有优异的耐蚀性能、高比强度、抗疲劳、断裂韧性好等显著优点,在航空航天领域得到越来越广泛的应用。但钛合金铣削时切削温度高、刀具磨损严重、材料热传导率
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钛合金材料因具有优异的耐蚀性能、高比强度、抗疲劳、断裂韧性好等显著优点,在航空航天领域得到越来越广泛的应用。但钛合金铣削时切削温度高、刀具磨损严重、材料热传导率低,加工困难。而钛合金复杂薄壁零件的加工精度要求比较高,加工精度和加工效率难以得到保障。因此,研究钛合金薄壁结构在铣削过程中的变形预测,并对加工参数进行优化,对提高该类零件的加工质量和加工效率具有重要意义。本文以钛合金头盔扫描器薄壁壳体为研究对象,采用理论分析、有限元仿真和试验研究相结合的方法,研究了钛合金薄壁结构的铣削变形预测方法和加工参数优化方法。主要工作如下:1.根据钛合金薄壁结构的材料属性、结构特点和加工特点,选择了合理的钛合金铣削刀具,确定了合适的铣削方式、铣削参数和装夹方案,设计了钛合金头盔扫描器薄壁壳体的专用夹具。2.结合本文的研究对象,分析了有限元仿真过程中的几何模型创建、材料去除、网格划分、载荷施加、分层铣削、重启动技术及约束转换等技术的解决方案。研究了典型薄壁零件的加工变形预测方法。通过试验,验证了钛合金薄壁结构有限元仿真模型的可行性。3.建立了以主轴转速、进给量为设计变量,最大加工变形最小化为目标函数的切削参数优化模型,采用有限元法计算加工变形,采用粒子群算法实现优化过程,完成了钛合金头盔扫描器薄壁壳体的切削参数优化。通过试验与仿真结果的比较,验证了模型的可行性。4.开发了基于有限元软件ABAQUS的钛合金薄壁结构加工过程快速仿真系统,实现了钛合金薄壁结构变形预测、加工参数优化和误差处理等功能,为实现参数化仿真运算和数据处理提供了更为友好的界面。
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