Ti6Al4V钛合金高速车削性能分析及车削参数优化

摘要

近年来，在机械加工领域，高效率加工受到越来越多的关注，车削加工在实现高效率机械加工方面有非常明显的优点，且因高速车削加工技术在高效率加工方面有独特优势，成功跃居车削加工领域的首位。然而，在高速车削加工过程中，较为科学完整的加工参数选择表非常少，工人只能依靠以往的经验，或进行大量的试切来选择参数。因 Ti6Al4V 钛合金具有较好的综合性能，但又属于典型的难加工材料，因此本课题以WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金过程为研究对象，围绕车削过程中性能分析和参数优化两个方面进行。主要研究内容如下： （1）高速车削加工原理及有限元方法基本理论 介绍金属车削过程中的变形区域及切屑的形成过程，分析车削过程中力的变化与温度的分布规律，运用有限元仿真理论对车削过程进行分析与验证。 （2）基于DEFORM的车削过程有限元分析 通过仿真软件DEFORM，建立基于WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金的正交车削仿真模型，研究分析切屑流动规律及刀具磨损的情况；运用瞬态和稳态相结合的方法，对车削过程中的应力、应变规律和温度场进行研究；基于有限元仿真分析结果，在刀垫上开取散热孔从而降低刀片车削温度，对刀垫进行开孔大小和数目的设计，并对散热措施进行验证，验证散热措施在降低刀片温度方面的有效性。 （3）基于遗传算法的车削参数优化 建立以车削用量为设计变量，以最大金属切除率、最低零件表面粗糙度、最小车削力与最低车削温度为多目标函数，以机床主轴转速、进给量、车削功率、机床主轴车削扭矩、零件表面粗糙度、车削力、工作轴线最大挠度为约束条件的车削过程数学模型， 采用遗传算法对建立的数学模型进行优化，对遗传算法中种群大小、终止进化代数、交叉概率、变异概率进行设置，通过MATLAB工具箱调用程序，对数学模型进行参数优化。 （4）车削过程刀具路径的优化 采用Proe软件，建立Ti6Al4V钛合金工件的三维实体模型，将工件的三维实体模型导入到 Mastercam 软件中，通过对刀具等参数的设置，实现对刀具车削路径的仿真和优化。

目录

第一个书签之前