近年来,在机械加工领域,高效率加工受到越来越多的关注,车削加工在实现高效率机械加工方面有非常明显的优点,且因高速车削加工技术在高效率加工方面有独特优势,成功跃居车削加工领域的首位。然而,在高速车削加工过程中,较为科学完整的加工参数选择表非常少,工人只能依靠以往的经验,或进行大量的试切来选择参数。因Ti6Al4V钛合金具有较好的综合性能,但又属于典型的难加工材料,因此本课题以WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金过程为研究对象,围绕车削过程中性能分析和参数优化两个方面进行。主要研究内容如下:(1)高速车削加工原理及有限元方法基本理论介绍金属车削过程中的变形区域及切屑的形成过程,分析车削过程中力的变化与温度的分布规律,运用有限元仿真理论对车削过程进行分析与验证。(2)基于DEFORM的车削过程有限元分析通过仿真软件DEFORM,建立基于WC刀具车削加工Ti6Al4V钛合金的正交车削仿真模型,研究分析切屑流动规律及刀具磨损的情况;运用瞬态和稳态相结合的方法,对车削过程中的应力、应变规律和温度场进行研究;基于有限元仿真分析结果,在刀垫上开取散热孔从而降低刀片车削温度,对刀垫进行开孔大小和数目的设计,并对散热措施进行验证,验证散热措施在降低刀片温度方面的有效性。(3)基于遗传算法的车削参数优化建立以车削用量为设计变量,以最大金属切除率、最低零件表面粗糙度、最小车削力与最低车削温度为多目标函数,以机床主轴转速、进给量、车削功率、机床主轴车削扭矩、零件表面粗糙度、车削力、工作轴线最大挠度为约束条件的车削过程数学模型,采用遗传算法对建立的数学模型进行优化,对遗传算法中种群大小、终止进化代数、交叉概率、变异概率进行设置,通过MATLAB工具箱调用程序,对数学模型进行参数优化。(4)车削过程刀具路径的优化采用Proe软件,建立Ti6Al4V钛合金工件的三维实体模型,将工件的三维实体模型导入到Mastercam软件中,通过对刀具等参数的设置,实现对刀具车削路径的仿真和优化。