基于鈦合金數(shù)控車削有限元分析及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、鈦合金因?yàn)槠渥陨淼牧己锰匦?，逐漸得到了人們的重視，應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域中。但其加工具有一定的難度，由于自身具有的特性也為切削帶來了很大的困難。所以這就需要對其切削過程進(jìn)行一定的分析。在加工的同時(shí)，切削參數(shù)的選取又是一個(gè)難點(diǎn)。就目前情況來說，大部分對于材料的加工都采用查詢切削手冊的方式來確定切削參數(shù)。而這種利用經(jīng)驗(yàn)來確定切削參數(shù)的方法，對于目前社會所需要的高效、節(jié)約的目標(biāo)并不能滿足。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用DEFORM軟件對

2、鈦合金 Ti-6Al-4V的車削過程進(jìn)行了有限元仿真。在仿真過程中，分別以切削速度、進(jìn)給量以及切深為單一變量，來對切削力和切削溫度進(jìn)行模擬仿真分析。根據(jù)仿真結(jié)果，可以得到隨著切削速度在100-200m/min增大時(shí)，切削力和切削溫度均有所增大；切削過程中進(jìn)給量在0.1-0.5mm/rev范圍內(nèi)增大時(shí)，切削力增大幅度較大，切削溫度在進(jìn)給量0.3mm/rev時(shí)達(dá)到峰值，然后隨著進(jìn)給量的增大而減小；切深在0.25-1.25mm增大時(shí)，切削力和

3、切削溫度也在明顯增大，并且進(jìn)給量與切深對切削力的影響比切削速度的大。切削速度對切削溫度的影響較大，進(jìn)給量和切深對其影響并不是很大。⑵利用遺傳算法對切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行選取時(shí)，選取加工效率、加工成本以及材料去除率這三者作為目標(biāo)函數(shù)。并且通過對多目標(biāo)函數(shù)處理方式的分析，最終確定了組合加權(quán)系數(shù)法，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行處理。使得以上的多目標(biāo)函數(shù)，最終轉(zhuǎn)化成為單目標(biāo)函數(shù)，使優(yōu)化過程變得簡潔。文中考慮了多方面的約束條件，這分別包括機(jī)床約束、

4、刀具約束、工件質(zhì)量約束以及加工條件約束等等。對約束函數(shù)處理的方法也有很多，在本研究中采用當(dāng)下流行的罰函數(shù)的方式對其進(jìn)行處理，將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為無約束單目標(biāo)函數(shù)。然后再利用已經(jīng)確定的遺傳算法對研究中提出的切削加工的例子進(jìn)行切削參數(shù)的優(yōu)化。并得到了比經(jīng)驗(yàn)值更為優(yōu)秀的切削參數(shù)，最終證實(shí)了算法優(yōu)化的效果，能夠?qū)?shí)踐起到一定的指導(dǎo)作用，對公司的效益有較大的益處。⑶對切削參數(shù)優(yōu)化過之后，對數(shù)控機(jī)床中的程序段的編制，進(jìn)行了一定的分析研究。在數(shù)控機(jī)床中對