鈦合金-CFRP疊層構件大直徑螺旋銑孔刀具與工藝研究.pdf

1、天津大學碩士學位論文鈦合金鈦合金CFRP疊層構件大直徑螺旋銑孔刀疊層構件大直徑螺旋銑孔刀具與工藝研究具與工藝研究ThedevelopmentoflargediameterhelicalmillingcuttingtoolprocessoptimizationftitaniumalloyCFRP學科專業(yè)：機械工程研究生：張笑宇指導教師：秦旭達教授天津大學機械工程學院2016年12月I中文中文摘要摘要在飛機裝配中，鈦合金碳纖維復合材料疊層構

2、件大直徑孔（19mm以上）雖然數量少，但鈦合金和碳纖維復合材料均屬于難加工材料且直徑大，加工十分困難。加工大直徑孔通常采用鉆孔、擴孔、鉸孔三個工序，工序繁多，加工效率低。本文針對鈦合金和鈦合金碳纖維復合材料疊層構件，設計了大直徑螺旋銑孔專用刀具，并分別在五軸加工裝備和Trimule混聯(lián)加工裝備進行切削實驗，優(yōu)化了工藝參數，主要內容包括以下幾個方面：大直徑螺旋銑孔專用刀具的設計和研制?；诼菪娍准庸すに囋?，運用Abaqus仿真軟件，進

3、行螺旋銑孔有限元三維仿真，建立了三維模型，并通過實驗優(yōu)化了刀具的幾何角度，最終完成了刀具的研制。優(yōu)化了鈦合金和鈦合金CFRP疊層構件的工藝參數。采用正交實驗和極差值分析方法，在鈦合金以及鈦合金CFRP疊層構件上進行了19.05mm直徑孔的螺旋銑削實驗，分析了不同切削參數對軸向切削力值、孔徑、粗糙度等的影響規(guī)律，并以此為指標優(yōu)化出最佳工藝參數在此基礎上，研究了最佳參數下切削力、加工質量和刀具磨損隨加工孔數的變化規(guī)律。通過有限元分析得出了T

4、rimule混聯(lián)加工裝備的螺旋銑孔加工工藝最優(yōu)加工范圍?；赥rimule混聯(lián)裝備的加工特點和螺旋銑孔力學特點，運用Samcef仿真軟件在Trimule混聯(lián)加工裝備在其可行域內進行大直徑螺旋銑孔靜剛度仿真，得到了適合于大直徑螺旋銑孔加工工藝的最優(yōu)靜剛度范圍，并進行螺旋銑孔實驗驗證，效果良好。大直徑螺旋銑孔專用刀具的研制以及工藝優(yōu)化，對飛機裝配中大幅度提高制孔質量和效率有重要的參考價值。關鍵詞：螺旋銑孔，大直徑刀具，鈦合金CFRP，剛度分