高速铣削铝锂合金切削力和表面粗糙度试验研究

摘要

铝锂合金2060作为一种新兴材料，具有密度低，比刚度、比强度高的优良机械特性，可以在保证结构件强度的前提下减轻结构的质量，从而达到减重的目标，正被推广应用于飞机关键零部件中，认为是航空航天领域最具潜力的材料之一。然而国内外对其切削加工特性研究报道较少，尤其是在合金切削加工参数优化方面，这影响到铝锂合金铣削的加工质量和加工效率，从而阻碍该材料在航天航空制造领域的推广和应用。因此研究铝锂合金2060的切削加工性能，优化工艺参数对于提高加工效率，保证加工质量有着重要意义。
　　本文通过新型铝锂合金2060铣削试验，结合最小二乘支持向量机和优化原理，重点研究了切削参数对切削力和加工表面粗糙度的影响规律及最优参数选择。论文主要研究内容：
　　为较系统的掌握高速铣削铝锂合金时切削参数对切削力和表面粗糙度的影响规律，利用正交试验法设计了四因素五水平的铝锂合金2060高速铣削试验，并借助极差分析法，研究了切削参数径向切深、轴向切深、每齿进给量和主轴转速对切削力和表面粗糙度的影响程度及影响变化趋势。为进一步研究切削力和表面粗糙度与加工参数间的内在联系,又采用多元线性回归方法分别建立了切削力和表面粗糙度的经验公式，对其进行显著性检验，结果表明两个经验模型是显著的。随后，进行铣削试验验证了经验模型的实际预测能力。
　　基于最小二乘支持向量回归机理论，针对高速铣削铝锂合金表面粗糙度进行了较之经验模型更为精确的建模预测。通过验证试验的结果得出，基于最小二乘支持向量回归机的表面粗糙度预测模型能准确的预测高速铣削铝锂合金2060的表面粗糙度情况。
　　在保证加工表面粗糙度的前提下，为提高加工效率，以材料去除率最大化为目标，应用优化原理建立了高速铣削铝锂合金切削参数优化模型。通过计算求解得到了最优切削参数组合，并用试验验证了优化结果的有效性。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 铝锂合金材料性能特点、发展及应用现状

1.3 研究现状及存在的问题

1.4 本文主要研究内容

第2章 铝锂合金高速铣削切削力试验研究

2.1 切削力的来源及影响因素

2.2 试验条件及方案设计

2.3 基于极差法的切削参数对切削力影响分析

2.4 高速铣削铝锂合金切削力经验模型的建立

2.5 本章小结

第3章 铝锂合金高速铣削表面粗糙度试验研究

3.1 表面粗糙度概述

3.2 试验条件及方案设计

3.3 表面粗糙度试验结果

3.4 基于极差法的切削参数对表面粗糙度影响分析

3.5 表面粗糙度经验模型的建立

3.6 本章小结

第4章 基于最小二乘支持向量机的铝锂合金高速铣削表面粗糙度预测研究

4.1 表面粗糙度预测方法

4.2 支持向量机理论

4.3 最小二乘支持向量机理论

4.4 最小二乘支持向量机预测模型建立

4.5 本章小结

第5章 铝锂合金高速铣削切削参数优化

5.1 参数优化理论概述

5.2 参数优化模型建立

5.3 参数优化结果与验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢