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轻质高强度耐腐蚀结构材料TC4钛合金鉴于其良好的综合性能,在航空航天领域应用广泛,如航空发动机叶盘叶片构件、航天飞机壳体等。高温、高压、强载的工作环境,需要该类钛合金构件具有高的表面质量,因此对获得构件服役表面的精加工工艺—磨削加工技术提出了更为严格的要求。钛合金材料磨削加工中,磨具微观磨粒与加工工件之间的切削接触过程十分复杂,磨削磨屑形态、磨削力变化规律、磨削温度分布等对磨削表面质量产生十分重要的影响。因此,为有效掌握微观磨粒磨削切屑形成、磨削力与温度变化规律,指导钛合金砂带磨削工艺过程,本文开展了单个磨粒与多个磨粒三维微观磨粒磨削加工仿真技术研究,揭示了磨削加工参数对加工磨屑形态、磨削力、磨削温度的影响规律,并通过微观磨粒磨削加工实验对仿真结果进行验证,具体研究内容如下:(1)基于钛合金材料性能及加工特点,对磨削加工磨粒几何形态及磨粒材质进行分析,利用简化构建的磨削磨粒有效形状,建立单个磨粒磨削加工过程中的物理运动模型,获得单个磨粒在磨削加工弧区的有效接触弧长,并分别建立磨削磨屑厚度及单个磨粒磨削力理论模型。(2)结合钛合金材料特性及其微观磨粒磨削基础理论,利用Abaqus开展其单个磨粒磨削有限元仿真技术研究,分析建立钛合金材料的本构模型,进而进行不同磨削深度、磨削线速度、磨粒负前角的单个磨粒磨削加工仿真,通过磨削参数单因素及多因素对加工过程影响的仿真结果,揭示各磨削参数对磨屑形态、磨削力大小、磨削温度等的影响规律,并掌握了各参数对磨削加工过程的影响灵敏度。(3)通过对磨具磨粒密度及半径的统计分析,建立能够实现位置随机和转角随机的磨粒分布模型,采用多个磨粒的随机分布状态,构建多个磨粒磨削加工有限元仿真模型,对不同磨粒排布形式下的磨削加工材料去除形式及磨削力展开研究,揭示多个磨粒磨削加工材料去除过程机理,并掌握多个磨粒磨削加工中各磨粒对磨削力的耦合作用。(4)根据钛合金材料单个及多个磨粒磨削加工仿真技术研究,使用单个磨粒磨具、三维测力传感器等构建了钛合金微观磨粒磨削加工实验平台,采用正交实验方法,进行单个磨粒磨削加工参数对磨削工艺的影响实验,实验结果验证了微观磨粒对钛合金磨削加工仿真结果的合理性。