陶瓷刀具车削GH4169切削过程优化研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengyicai2010
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镍基高温合金GH4169由于在高温条件下有优良的热稳定性,能保持较高的强度,并具有抗热疲劳性能,被大量用于制造航空发动机涡轮叶片和各种工业燃气轮机最热端部件,特别是在先进的航空发动机上,用量已经超过了总重量的一半,但由于高温合金GH4169在切削过程中切削力较大、切削温度较高,工件的已加工表面质量较低,使其成为了典型的难加工材料。在航空航天领域为了使得工件满足一定的工作性能,对工件的已加工表面质量要求很高,所以如何提高GH4169的切削加工性能一直都是航空航天等制造行业迫切需要解决的问题。鉴于此,本文结合GH4169切削试验和有限元仿真对切削过程进行研究,优化出合理的切削参数和刀具刃口几何参数,提高高温合金GH4169的可加工性。论文的主要研究内容包括:1、从镍基高温合金GH4169材料的硬度、延展性、加工硬化、导热性以及磨蚀性五个方面对其可加工性、切削参数和刀具材料的选择进行分析,并阐述了刀具材料、工件材料和切削参数等输入参数对输出参数如工件表面质量、刀具寿命等方面的影响。2、通过正交试验设计和二次通用旋转组合试验设计对镍基高温合金GH4169进行车削试验研究,建立切削力、切削温度和表面粗糙度数学模型,采用MATLAB和DPS软件对模型进行作图与模拟,分析切削参数对切削过程的影响,优化出合理的切削参数,并通过数学模型预测试验结果。3、借助仿真软件AdvantEdge进行切削过程仿真,根据仿真结果建立刀具刃口结构参数的多项式回归模型,从刀具切削力和等效应力方面对刃口参数模型进行求解,优化出最佳刃口参数。采用单因素法,分析刀具前角、后角对切削过程的影响规律,确定适合切削GH4169的最佳刀具几何参数。4、利用DPS软件,采用非线性规划方法求解表面粗糙度模型,优化最佳切削参数。采用多目标规划分层评价法在约束条件下,对切削温度和切削力经验模型进行有优先级条件下的求解,得到最优切削参数。
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