【摘 要】
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SiCp/Al复合材料由于其良好的物理性能,已经在航空航天、汽车、电子、军事和精密仪器等领域广泛地应用。然而,由于SiCp/Al复合材料特有的内部不均匀的特性,导致SiCp/Al复合材料在切削加工过程中,容易造成加工表面缺陷,致使加工表面粗糙度差等一系列问题的产生,尤其是随着Si C颗粒体积百分数的增加,其切削加工时,表面粗糙度更加难以控制。因此,本文针对高体积分数SiCp/Al复合材料加工过程中
【基金项目】
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中央高效基本科研业务专项资金项目:SiC/TiC增强铝基复合材料制备及加工技术研究（2014ZD37）； 中央高效基本科研业务专项资金项目:SiCp/Al复合材料切削刀具磨损机理研究（2017MS148）；
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SiCp/Al复合材料由于其良好的物理性能,已经在航空航天、汽车、电子、军事和精密仪器等领域广泛地应用。然而,由于SiCp/Al复合材料特有的内部不均匀的特性,导致SiCp/Al复合材料在切削加工过程中,容易造成加工表面缺陷,致使加工表面粗糙度差等一系列问题的产生,尤其是随着Si C颗粒体积百分数的增加,其切削加工时,表面粗糙度更加难以控制。因此,本文针对高体积分数SiCp/Al复合材料加工过程中存在的问题进行了实验研究,以切削用量及刀具几何形状为优化对象,以表面粗糙度为主要优化目标,进行切削参数优化,探究各参数对表面粗糙的影响程度,掌握获得较小表面粗糙度的参数选择方法。进一步以功率系数和表面粗糙度为目标,以切削用量和刀具几何形状为优化对象,建立多目标优化模型,探究各参数对功率系数和表面粗糙度的综合影响,为SiCp/Al复合材料在实际切削加工过程中切削参数的选择提供了参考。本文主要的研究内容和结论如下所示:1.对SiCp/Al复合材料在切削过程中存在的表面缺陷进行了深入的探究,主要探究了加工该复合材料时,零件表面的形成机制、表面缺陷的类型及影响加工表面粗糙度的主要因素。研究发现,影响SiCp/Al复合材料切削加工表面粗糙度的主要因素包括制备工艺、切削用量、刀具的材料和几何形状。2.采用田口方法研究了车削高体积分数SiCp/Al复合材料的表面粗糙度。经方差分析发现,进给量和刀尖圆弧半径是对表面粗糙度影响的显著性因素,而背吃刀量和切削速度是非显著性因素。建立了关于表面粗糙度的二次回归方程的预测模型,并利用实验验证了模型的有效性。3.对车削高体积分数SiCp/Al复合材料表面粗糙度和功率系数进行多目标优化。发现切削参数对表面粗糙度的影响顺序为:进给量、刀尖圆弧半径、主偏角、背吃刀量、切削速度;对功率系数的影响顺序为:背吃刀量、进给量、切削速度、主偏角、刀尖圆弧半径;获得最优参数组合为:刀尖圆弧半径0.8mm,背吃刀量0.25mm、进给量0.12mm/r、切削速度299.87m/min、主偏角62.5°,并通过实验验证了该结果。
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