车削钛合金切削力预测模型及加工参数优化

摘要

钛合金Ti-6Al-4V是一种优越的工程材料，应用前景广泛。但是同时钛合金又是一种特别难加工的材料，因此对钛合金的切削性能的研究和优化加工参数有着重要的意义。本文以钛合金Ti-6Al-4V为研究对象。通过模拟钛合金车削过程进行有限元分析，揭示钛合金的车削规律。研究内容如下。
　　1.对金属切削的基本理论进行了研究。其中包括切削力、切削温度、切削变形理论等。研究了屈服准则，强化准则，热力耦合等有限元的基本理论，为钛合金的车削有限元仿真分析奠定理论基础。
　　2.利用大型有限元分析软件DEFORM-3D对钛合金车削过程进行仿真实验。采用全面试验法对钛合金进行仿真实验，获取仿真数据，并对实验结果进行分析，揭示钛合金车削的基本规律。
　　3.利用神经网络系统构建钛合金车削力的预测模型。神经网络系统包含大量的神经元，具有很强的容错和抗干扰能力，是处理非线性问题的有力工具。
　　4.利用遗传算法(GA)对加工参数进行优化。在满足车削力最小，切削温度最低，切削效率最高，表面粗糙度最小，消耗功率最小的条件下，求出切削参数优化的pareto解集。并导出数据结果，供工程实际应用选取。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 钛合金的研究现状

1．2．2 切削力的研究现状

1．2．3 优化方法的研究现状

1．3 研究的意义

1．4 论文的内容和结构

1．4．1 研究内容

1．4．2 文章结构

1．5 本章小结

第二章 金属切削及有限元仿真的基本理论

2．1 金属切削的基本理论

2．1．1 切削层变形理论

2．1．2 切削力及切削力的分解

2．1．3 切削力的经验公式

2．1．4 主运动和进给运动

2．2 有限元仿真的基本理论

2．2．1 屈服准则

2．2．2 强化准则

2．2．3 流动准则

2．2．4 热力耦合有限元理论

2．3 本章小结

第三章 基于DEFORM-3D的钛合金车削仿真

3．1 有限元仿真软件DEFORM概述

3．2 基于DEFORM_3D的钛合金TC4的切削过程仿真

3．2．1 几何模型的建立

3．2．2 材料模型的建立

3．2．3 网格重新划分准则

3．2．4 单元的分离准则

3．2．5 刀具与工件摩擦系数设定

3．2．6 求解与迭代方法

3．3 钛合金车削的仿真结果

3．4 对仿真结果进行分析

3．4．1 切削速度v对切削力F的影响

3．4．2 切削深度ap和进给量f对切削力F的影响

3．4．3 切削参数变化对切削温度的影响

3．5 本章小结

第四章 构建基于BP神经网络的钛合金切削力预测模型

4．1 神经网络的基本概念

4．1．1 神经元结构

4．1．2 激活函数

4．2 神经网络的特点

4．3 神经网络模型的分类

4．4 BP神经网络的算法

4．6 BP神经网络的程序设计

4．7 预测模型的验证

4．8 本章小结

第五章 钛合金车削的参数优化

5．1 多目标优化算法

5．1．1 传统的多目标优化算法

5．1．2 现代的多目标优化算法

5．2 基于遗传算法构建钛合金车削加工参数的优化模型

5．2．1 优化变量的选取

5．2．2 目标函数的选择

5．2．3 约束条件

5．3 优化模型的求解

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文情况说明

致谢