钛合金高速铣削残余应力有限元分析及参数优化

摘要

钛合金由于其强度以及热强度高、低温性能好、抗腐蚀性好等优越的物理特性，广泛地运用于众多领域。然而钛合金属于难加工材料的一种，具有许多不利于切削的特性：切削时的温度高、摩擦力大、刀具磨损严重等，利用高速切削技术的优势成为解决这一问题的有效手段之一。已加工表面出现的小裂纹大多都是由于应力变化造成的，残余应力不仅降低了材料的强度导致其在加工中发生变形或开裂，而且在加工过后自然冷却时降低了材料的疲劳强度，从而造成质量问题。对切削参数进行优化选择是对于解决由于切削参数选择不合理造成的表面残余应力问题的重要方法之一。
　　本课题建立了钛合金高速铣削有限元仿真模型，研究了切削参数对残余应力的作用规律并且对切削参数进行了优化。
　　首先，建立钛合金高速铣削有限元模型；本课题运用ABAQUS有限元分析软件建立钛合金高速铣削三维有限元模型，模拟钛合金Ti6Al4V高速铣削的过程，分析切削参数对切削力以及切削温度的作用规律。
　　然后，研究高速铣削表面残余应力；本课题在高速铣削模拟过程前提下，对表面残余应力分布进行有限元分析，研究切削参数对残余应力的作用规律。
　　最后，高速铣削的切削参数优化；建立表面残余应力最大值回归模型，运用混合遗传模拟退火算法对残余应力进行切削参数优化，从而获得最优切削参数的组合，达到高效目的。