钛合金切削加工性影响因素及表面质量控制的研究

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钛合金作为一种21世纪社会进步发展的重要金属,越来越受到世界各国的重视,随着各国的整体科技水平与研发力度的加大,钛合金的需求与应用也在不断的增大,钛合金因其良好的性能优点,在各国的航天航空,医学器材等领域具有广泛的适用性,它的应用程度已然成为一个国家制造业与装备先进程度的标志与体现。但是,钛合金在常规切削加工制造中出现的高成本,表面质量差等技术问题依然困扰着与之相关的各行业。虽然钛合金具有较常见金属的良好性能,但因其在切削中温度高,刀具磨损严重等因素,使得它的加工制造也比一般的金属更加困难,因此对钛合金切削以及其表面质量的控制进行综合研究具有重要的意义。本文针对某钛合金零件表面加工缺陷的问题,对其进行有限元的仿真分析,首先利用ABAQUS有限元仿真软件,建立二维热-力耦合切削模型,以切削前角,进给速度,切削深度,刀尖圆角半径,切削材料类型,材料形状,预热温度以及网格类型,种子分布等为切削变量,通过不同变量的单一与相互影响分析得出各因素的变化对温度与应力的影响规律,并对参数的一些设定进行总结,为实际的钛合金加工提供一定的理论依据。同时,针对钛合金零件荧光渗透检测出的问题,进行理论分析,并对其进行静力学分析,数控加工走刀路线模拟与三维铣削动态仿真,检测出问题所在,并通过加工试验,改变走刀路径,解决所存在问题。
摘要第4-5页
abstract第5-6页
1 绪论第10-19页
    1.1 课题研究背景及意义第10-11页
    1.2 钛合金性能,应用及加工现状第11-14页
        1.2.1 钛合金性能特点第11-12页
        1.2.2 Ti-6Al-4V及其切削加工性第12-14页
    1.3 钛合金切削加工的研究现状第14-17页
        1.3.1 加工的理论研究第14-15页
        1.3.2 切削加工有限元仿真技术及其在钛合金加工中的应用第15-17页
    1.4 本文主要工作第17-18页
    1.5 本章小结第18-19页
2 金属切削机理的研究第19-29页
    2.1 金属切削基础理论第19-22页
        2.1.1 金属切削中材料变形过程第19-20页
        2.1.2 金属切削热的理论第20-22页
    2.2 金属切削的有限元理论第22-28页
        2.2.1 有限元基础分析理论第22-23页
        2.2.2 金属弹塑性成形过程有限元概述第23-26页
        2.2.3 ABAQUS有限元热-力耦合的基本理论第26-28页
    2.3 本章小结第28-29页
3 基于ABAQUS钛合金切削有限元模拟第29-39页
    3.1 有限元理论技术的分析第29-30页
        3.1.1 有限元技术第29-30页
        3.1.2 ABAQUS软件的介绍第30页
    3.2 切削过程的仿真第30-38页
        3.2.1 模型建立第31-32页
        3.2.2 材料属性定义第32-35页
        3.2.3 装配及分析步第35-36页
        3.2.4 相互作用模块第36-37页
        3.2.5 载荷及网格划分模块第37-38页
    3.3 本章小结第38-39页
4 不同参数对钛合金切削的影响第39-60页
    4.1 不同切削参数对材料的影响第39-46页
        4.1.1 前刀角对材料的切削影响第39-41页
        4.1.2 切削速度对切削的影响第41-43页
        4.1.3 工件预热温度对切削的影响第43-45页
        4.1.4 切削厚度对切削的影响第45-46页
    4.2 模型设定因素对切削的影响第46-51页
        4.2.1 刀具模型是否有圆角的影响第46-48页
        4.2.2 网格划分粗细对分析结果的影响第48-50页
        4.2.3 网格类型对结果的影响第50-51页
    4.3 其余影响因素第51-55页
        4.3.1 不规则材料的切削影响第51-52页
        4.3.2 切削不同材料的影响第52-55页
    4.4 纵向深度的切削影响分析第55-59页
        4.4.1 不同预热温度在各深度的温度与应力变化第55-57页
        4.4.2 不同切削速度在各深度的温度与应力变化第57-58页
        4.4.3 不同切削材料在各深度的温度与应力变化第58-59页
    4.5 本章小结第59-60页
5 钛合金零件铣削加工的缺陷研究及分析第60-78页
    5.1 钛合金零件曲面铣削存在的问题及分析第60-64页
        5.1.1 钛合金零件检测缺陷第60-61页
        5.1.2 荧光渗透检测第61-63页
        5.1.3 检验结果第63-64页
    5.2 零件加工的静力学仿真第64-66页
    5.3 铣削的动态仿真模拟第66-75页
        5.3.1 模态分析第66-69页
        5.3.2 型面数控加工模拟第69-70页
        5.3.3 铣削仿真模拟第70-75页
    5.4 实验检测及结论第75-77页
    5.5 本章小结第77-78页
6 总结与展望第78-80页
    6.1 总结第78页
    6.2 展望第78-80页
参考文献第80-85页
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果第85-86页
致谢第86-87页
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