防銹鋁合金弱剛度復雜構件高速銑削工藝研究.pdf

1、中華人民共和國工學博士學位論文防銹鋁合金弱剛度復雜構件高速銑削工藝研究姓名汪振華導師袁軍堂教授南京理工大學二零零九年十月南京理工大學博士學位論文防銹鋁合金弱剛度復雜構件高速銑削工藝研究摘要防銹鋁合金由于具有較強的反射可見光、熱和電磁波的能力是制造雷達中復雜結構弱剛度功能件—波導組件的理想材料，但其高質量的切削加工技術研究較少。高速切削加工技術研究雖然近年來受到廣泛重視，但在切削機理、刀具材料、切削參數優(yōu)化以及切削加工數據庫等方面還需要進

2、一步研究，目前高速切削加工技術已經列入了2006一2020年國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃。本文采用高速銑削加工技術從銑削力、表面質量、切削參數優(yōu)化以及弱剛度構件變形控制等方面對防銹鋁合金弱剛度復雜構件加工技術進行了系統(tǒng)研究，為此類材料的應用與推廣提供了技術支持，具有廣闊的應用前景和重要的實際意義。通過對銑削過程的分析建立了三維銑削分力的理論預測模型，并根據單齒銑削過程中剪切面的面積變化規(guī)律對銑削力進行了分類。對防銹鋁合金AIMnlCu進

3、行了高速銑削加工試驗，對采集的銑削力信號特征進行時域和頻域分析，得到了銑削力信號的變化規(guī)律，并采用掃面電子顯微鏡對高速切削表面形貌進行觀察與分析，獲得了銑削表面形成機理和加工表面形貌的典型特征。采用單因素試驗法、析因試驗法以及均勻試驗法對AIMnlCu材料進行了高速銑削加工試驗。通過對單因素試驗結果分析得到了銑削力和表面粗糙度隨切削參數的單因素變化規(guī)律，析因試驗結果得到了影響高速銑削力和表面粗糙度的重要效應因素，結果表明背吃刀量的影響最

4、顯著，而均勻試驗結果進一步說明了銑削力和表面粗糙度的變化趨勢。從直觀分析的結果得到了獲得最小表面粗糙度的切削參數組合，并通過試驗進行了驗證。采用偏最小二乘回歸法建立了基于切削參數的銑削力和表面粗糙度預測模型，提高了模型的預測精度。建立了基于切削參數的銑削力和表面粗糙度神經網絡預測模型，在此模型的基礎上建立了以最高加工效率為目標并以銑削力和表面粗糙度等技術要求為約束條件的切削參數優(yōu)化數學模型，并提出了一種采用均勻試驗設計的初始化種群技術以

5、及無重復個體的穩(wěn)態(tài)繁殖機制的模擬退火遺傳混合優(yōu)化算法，將該算法應用到切削參數優(yōu)化計算中取得了較好效果。最終在上述技術的支持下建立了切削參數優(yōu)化系統(tǒng)，并應用該系統(tǒng)提供了不同表面粗糙度技術要求下的最優(yōu)切削參數組合。采用有限元技術和加工試驗相結合的方法得到了不同切削路徑下弱剛度典型結構(薄壁、超薄腹板和微型子口槽)的加工變形規(guī)律，并從切削參數和刀具的優(yōu)化選擇、切削路徑和夾具的優(yōu)化設計以及加工前后工件的處理等方面提出了控制與減小弱剛度構件加工變