铸钛合金切削试验及其在雷达底座加工中应用

论文摘要

随着各类航空产品含钛量的增加,作为航空设备关键结构件的雷达底座也逐渐采用比强度高、性能优良的钛合金材料以替代传统铝合金。本论文简单论述了雷达底座的功能与精度要求,通过分析激光成形、锻造、精密铸造+热等静压三种坯料制造技术的优劣并由此确定底座的毛坯制造方法。对模型进行有限元仿真,分别对解算器、网格划分、约束条件等方面进行研究,获取底座的模态信息。从结构特征、材料的切削加工性、底座加工工艺性等层面进行分析,为工艺研究提供理论基础。建立螺旋平头铣刀侧铣铣削力数学模型并推演出平均铣削力公式,设计进行大量的铣削加工试验,对ZTC4钛合金材料的切削加工性进行试验研究,以探索切削速度、每齿进给量、切削深度等切削要素对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响规律,用多元回归分析法对试验数据进行回归分析并建立切削力、切削温度、表面粗糙度经验公式。通过加工机床、定位夹紧方式、刚性优化、工艺基准、加工阶段、工艺路线等方面的研究,设计雷达底座总体工艺方案。设计进行螺旋铣孔工艺试验,确定底座关键工艺方案。对刀具-机床系统施以冲击激励并对试验数据进行软件分析,求解刀具-机床系统动力学参数,结合铣削力系数绘制出用于实际生产的颤振稳定域曲线图。所取得的研究成果在工程实际应用中得到了良好的验证与应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义与目的
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 钛合金切削研究进展
• 1.2.2 切削温度的研究现状
• 1.2.3 切削力的研究现状
• 1.2.4 钛合金切削的模拟与仿真
• 1.2.5 钛合金切削工艺参数优化
• 1.2.6 加工系统颤振的抑制
• 1.3 课题提出与研究内容
• 第二章 铸钛合金雷达底座零件坯料制造与工艺分析
• 2.1 雷达底座功能描述
• 2.2 精度要求
• 2.3 坯料制造技术
• 2.3.1 激光成形技术
• 2.3.2 锻造材料技术
• 2.3.3 精密铸造技术+热等静压技术
• 2.4 零件工艺分析
• 2.4.1 结构特征分析
• 2.4.2 零件模态分析
• 2.4.3 加工难点分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 铣削力建模与铸钛合金铣削加工试验研究
• 3.1 铣削力的产生与建模
• 3.1.1 铣削力的产生过程
• 3.1.2 铣削力建模
• 3.2 铸造钛合金（ZTC4）铣削加工试验
• 3.2.1 铣削试验条件
• 3.2.2 铣削力试验
• 3.2.3 切削温度试验
• 3.2.4 表面粗糙度试验
• 3.3 本章小结
• 第四章 铸钛合金雷达底座加工工艺优化与关键技术研究
• 4.1 雷达底座总体工艺方案
• 4.1.1 加工机床的选定
• 4.1.2 定位与夹紧方式
• 4.1.3 雷达底座刚性优化技术
• 4.1.4 工艺基准的选择
• 4.1.5 加工阶段的划分
• 4.1.6 雷达底座工艺路线设定
• 4.2 关键工艺技术研究
• 4.2.1 螺旋铣孔试验
• 4.2.2 颤振的抑制与颤振稳定域
• 4.3 工程应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学习期间发表的论文