平头立铣刀铣削加工铝合金211Z的研究

摘要

高强度铸造铝合金211Z是 Al-C u-Mn-Cr-Re系新型高强度铝合金材料。它采用工业纯铝代替高纯铝，在其中添加稀土金属元素铈（Ce）、镧（La）镨（Pr）等元素，在大幅度降低冶炼成本的同时，较大幅度地提高了铝合金材料的物理和机械性能。这些特点使该材料在航空航天、机械、交通、通信、高科技建筑结构等高端军民行业和领域具有广阔的应用前景。较强的塑性和变形能力使该材料的加工具有一定的特殊性。
　　本课题以铝合金211 Z的铣削加工为研究对象，研究硬质合金平头立铣刀铣削铝合金211Z的过程中，铣削参数（主轴转速、每齿进给量、切削深度、切削宽度）对切削加工的影响，以便优化机械加工的铣削参数。课题采用有限元仿真和实验研究相结合的手法，根据设计的单因素及正交实验，获得了铣削参数对切削力、切削温度、表面粗糙度以及表面残余应力的影响规律；优选出了可获得较低表面粗糙度的切削参数；建立了切削参数对切削力以及表面粗糙度影响的预测模型，对其进行显著性检验，验证了预测模型的可行性；对比铝合金211 Z铣削加工时有限元仿真及切削实验的结果，发现两者变化规律及趋势一致性良好，说明通过模拟仿真可以对实际加工中铣削参数对各指标的影响进行较好地预测。
　　课题的开展，为铝合金211Z铣削加工时铣削参数的选择提供了依据，对提高被加工零件的加工精度、改善被加工零件的表面质量，控制铣削加工过程、提高产品质量，具有一定的参考价值。对充分发挥铝合金211Z材料的特性，构建与之适应的加工工艺技术，促进该材料的推广和应用，具有重要的现实意义。

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第一章 绪论

1. 1 课题研究背景和意义

1. 2 铝合金切削加工的研究现状

1. 3 本课题的研究内容及方法

第二章 铣削参数对切削力和切削温度的影响研究

2. 1 铣削参数对切削力的影响研究

2 .1 .1 铣削铝合金2 11 Z的有限元仿真模型建立

2 .1 .2 切削实验平台建立

2 .1 .3 铣削参数对切削力影响规律研究

2 .1 .4 切削力预测模型的研究

2. 2 铣削参数对切削温度影响的仿真研究

2 .2 .1 主轴转速对切削温度的影响研究

2.2.2 每齿进给量对切削温度的影响研究

2.2.3 切削深度对切削温度的影响研究

2 .2 .4 切削宽度对切削温度的影响研究

2. 3 本章小结

第三章 铣削参数对加工表面粗糙度的影响研究

3. 1 切削实验平台建立

3. 2 铣削参数对加工表面粗糙度的影响规律研究

3 .2 .1 主轴转速对表面粗糙度的影响研究

3 .2 .2 每齿进给量对表面粗糙度的影响研究

3 .2 .3 切削深度对表面粗糙度的影响研究

3 .2 .4 切削宽度对表面粗糙度的影响研究

3. 3 铣削参数对表面粗糙度的影响程度分析

3. 4 表面粗糙度预测模型研究

3. 5 本章小结

第四章 铣削参数对加工表面残余应力的影响研究

4. 1 铣削参数对表面残余应力影响的仿真研究

4 .1 .1 表面残余应力仿真结果的获取

4 .1 .2 表面残余应力的仿真结果分析

4. 2 铣削参数对表面残余应力影响的实验研究

4 .2 .1 切削实验平台建立

4 .2 .2 表面残余应力的实验结果分析

4. 3 实验与仿真的对比研究

4. 4 本章小结

第五章 结论和展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

致谢