XX新型高强度铝合金铣削加工过程研究生论文答辩PPT

1、答 辩 人： 学 号： 指导教师：一、研究背景 近几十年来，国内外均对铝合金的切削机理做了大量的实验研究和理近几十年来，国内外均对铝合金的切削机理做了大量的实验研究和理论研究，取得了很多重要的成果。但仍存在很多问题需要解决。切削理论论研究，取得了很多重要的成果。但仍存在很多问题需要解决。切削理论建模的解析法只能解决相对简单的问题，且求解过程较复杂，结果误差大。建模的解析法只能解决相对简单的问题，且求解过程较复杂，结果误差大。铝合金切削仿真的研究不够成熟，大部分将切削过程设定为二维切削，切铝合金切削仿真的研究不够成熟，大部分将切削过程设定为二维切削，切屑只能在平面内卷曲，与实际情况不符。相对二维

2、模拟来说，虽然三维计屑只能在平面内卷曲，与实际情况不符。相对二维模拟来说，虽然三维计算时间长，对计算机硬件要求也较高，但是三维模拟更能接近真实切削的算时间长，对计算机硬件要求也较高，但是三维模拟更能接近真实切削的物理状态。因此进行实验研究及三维模拟分析是很有必要的。物理状态。因此进行实验研究及三维模拟分析是很有必要的。二、研究目的和意义 铝合金材料主要向两个方向发展：（铝合金材料主要向两个方向发展：（1 1）为了满足航空航天航海等军）为了满足航空航天航海等军事领域和特殊工业部门的要求，开发了一系列高强度、高韧性的新型铝事领域和特殊工业部门的要求，开发了一系列高强度、高韧性的新型铝合金材料；（合

3、金材料；（2 2）研发一些具有高性能的以满足不同用途和条件的民用新）研发一些具有高性能的以满足不同用途和条件的民用新型铝合金材料。在各国政府、学术和企业的共同努力下，目前已经取得型铝合金材料。在各国政府、学术和企业的共同努力下，目前已经取得了一些研究成果，研发出一系列新型铝合金材料。了一些研究成果，研发出一系列新型铝合金材料。XXXX高强度铸造铝合金高强度铸造铝合金材料是材料是XXXX大学科研团队历经十多年潜心研究，是一种新型高强度、高塑大学科研团队历经十多年潜心研究，是一种新型高强度、高塑性铝合金材料，应用前景广阔。由于其强度相当于退火和正火状态低中性铝合金材料，应用前景广阔。由于其强度相当

4、于退火和正火状态低中碳钢，加工具有极强的特殊性。而本文为今后制定其铣削加工工艺方案碳钢，加工具有极强的特殊性。而本文为今后制定其铣削加工工艺方案提供了参考提供了参考。本课题主要针对本课题主要针对XX新型高强度铝合金切削性能进行研究，其主新型高强度铝合金切削性能进行研究，其主要内容包括：要内容包括：1.切削力的研究切削力的研究用用kistler测力仪测出三个方向的切削力，再通过测力仪测出三个方向的切削力，再通过Advantage FEM有限元软件建立铣削模型，将实验值与其进行对比，最后有限元软件建立铣削模型，将实验值与其进行对比，最后利用四因素四水平的正交实验建立切削力指数经验公式。利用四因素四

5、水平的正交实验建立切削力指数经验公式。2.切削温度的研究切削温度的研究用有限元软件建立二维温度场模型，并研究切削加工工艺参数切用有限元软件建立二维温度场模型，并研究切削加工工艺参数切削温度的影响。削温度的影响。3.加工表面质量的研究加工表面质量的研究（1）加工表面粗糙度的影响研究，测出工件的表面粗糙度，并）加工表面粗糙度的影响研究，测出工件的表面粗糙度，并计算分析铣削参数对表面粗糙度的影响。得出经验公式。计算分析铣削参数对表面粗糙度的影响。得出经验公式。（2）加工表面残余应力的影响研究，测出表面残余应力，并分）加工表面残余应力的影响研究，测出表面残余应力，并分析四个铣削参数对其影响规律析四个铣

6、削参数对其影响规律。三、论文内容三、论文内容 四、论文结构四、论文结构1.实验条件及有限元模型的建立实验条件及有限元模型的建立（1） 实验条件实验条件实验在数控铣床实验在数控铣床VM600上进行，上进行，试验所用刀具参数及工件规格：试验所用刀具参数及工件规格： 2.1 刀具参数及工件规格刀具参数及工件规格 图图2.2 加工现场加工现场图图2.3 测试连接测试连接图图2.4 采集分析软件采集分析软件（2） 建立有限元模型建立有限元模型 首先要建立刀具模型并导入，然后在软件中设定定义新型首先要建立刀具模型并导入，然后在软件中设定定义新型材料。在材料。在Solidworks中建立刀具模型再导入中建立

7、刀具模型再导入Advantage FEM，导入后如图导入后如图2.5所示：所示： 图图2.5 刀具模型图刀具模型图XX铝合金铣削表面粗糙度的研究铝合金铣削表面粗糙度的研究 1 正交试验方案设计正交试验方案设计表表4.1 因素水平表因素水平表 图图4.2 粗糙度仪粗糙度仪2 2 正交试验的极差分析正交试验的极差分析图图4.3 铣削铣削XX高强度铝合金的表面粗糙度实验结果高强度铝合金的表面粗糙度实验结果 4.4 极差分析结果极差分析结果 由表由表4.6可知，在本实验各个参数范围内，因素对粗糙度的影响可知，在本实验各个参数范围内，因素对粗糙度的影响主次顺序为进给量、轴向切深、径向切深、转速，最优组合

8、为主次顺序为进给量、轴向切深、径向切深、转速，最优组合为 2500 /minnr0.04/zfmm z6eamm0.5pamm4.5 转速对表面粗糙度的影响转速对表面粗糙度的影响4.6 进给量对表面粗糙度的影响进给量对表面粗糙度的影响随着转速的增高，切削过程平稳，工件的表面粗糙度也随着转速的增高，切削过程平稳，工件的表面粗糙度也降低。另一方面，随着切屑带走的热量增多，即传给工降低。另一方面，随着切屑带走的热量增多，即传给工件的热量减少，所以工件内应力减小，粗糙度降低。件的热量减少，所以工件内应力减小，粗糙度降低。从第二章的分析中可知，随着进从第二章的分析中可知，随着进给量的增大，切削层厚度增大

9、，作用于刀具轴线方向的给量的增大，切削层厚度增大，作用于刀具轴线方向的切削力即进给力随之增大，从而引起系统振动，这种振切削力即进给力随之增大，从而引起系统振动，这种振动随着进给量的增加会变得更加剧烈，所以工件的表面动随着进给量的增加会变得更加剧烈，所以工件的表面粗糙度会有所增大。粗糙度会有所增大。 图图4.7 径向切深对表面粗糙度的影响径向切深对表面粗糙度的影响图图4.8 轴向切深对表面粗糙度的影响轴向切深对表面粗糙度的影响表面粗糙度值的总体趋势是随着径向切深的表面粗糙度值的总体趋势是随着径向切深的增大而增大。但是，实际加工中应尽量选用较大的增大而增大。但是，实际加工中应尽量选用较大的径向切深

10、，以提高生产效率径向切深，以提高生产效率。 切削力的变化使加工过程产生振动，所以工切削力的变化使加工过程产生振动，所以工件表面质量也下降。在实验所件表面质量也下降。在实验所取水平的区间内，也并不是切削深度越小越好。取水平的区间内，也并不是切削深度越小越好。3. 表面粗糙度经验公式表面粗糙度经验公式 对表面粗糙度经验公式进行处理，再根据正交试验表，将参数及实验对表面粗糙度经验公式进行处理，再根据正交试验表，将参数及实验结果输入结果输入MATLAB,运用函数运用函数Regress进行计算，可算出进行计算，可算出表面粗糙度的经验表面粗糙度的经验公式为公式为b0.00010.16070.06330.1

11、4131.1187aepRnfaa4.本章小结本章小结 在本章中，采用正交试验，研究了切削参数对表面粗糙度的影响规律，在本章中，采用正交试验，研究了切削参数对表面粗糙度的影响规律，在此试验条件下，得出以下结论：在此试验条件下，得出以下结论：1.通过对试验结果的极差分析，得到切削参数对铣削通过对试验结果的极差分析，得到切削参数对铣削XX高强度铝合金高强度铝合金工件表面粗糙度的影响主次顺序是进给量、轴向切深、径向切深、转速，工件表面粗糙度的影响主次顺序是进给量、轴向切深、径向切深、转速，算出表面粗糙度经验公式。算出表面粗糙度经验公式。2.通过分析可知，随着转速的增大，粗糙度减小。但当转速达到通过分

12、析可知，随着转速的增大，粗糙度减小。但当转速达到3000r/min.后后表面粗糙度开始有所增加。表面粗糙度开始有所增加。 3.为了减小表面粗糙度，可以提高转速和减小轴向切深和进给量。为了减小表面粗糙度，可以提高转速和减小轴向切深和进给量。但在工艺要求范围内合理选择，以提高切削效率。但在工艺要求范围内合理选择，以提高切削效率。总结与展望 本文通过有限元仿真及实验两种方法，对本文通过有限元仿真及实验两种方法，对XX高强度铝合金的铣削过高强度铝合金的铣削过程进行研究。得出不同铣削用量与表面粗糙度、表面残余应力、铣削温程进行研究。得出不同铣削用量与表面粗糙度、表面残余应力、铣削温度及铣削力的关系，给出铣削力、表面粗糙度经验公式，分析了切屑、度及铣削力的关系，给出铣削力、表面粗糙度经验公式，分析了切屑、工件及刀具温度场分布情况工件及刀具温度场分布情况。 本文的研究成果虽对进一步提出本文的研究成果虽对进一步提出XX高强度铝合金的铣削工艺方案提高强度铝合金的铣削工艺方案提供了一定的理论依据，但还是有许多方面可以做进一步深入研究。供了一定的理论依据，但还是有许多方面可以做进一步深入研究。1.铣削过程刀具运动复杂，铣削温度的测量比较困难，本文仅对铣削温铣削过程刀具运动复杂，铣削温度的测量比较困难，本文