薄壁件加工的整體立銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)性能預(yù)測分析.pdf

1、鈦合金耐熱、耐腐蝕及比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其得到各行業(yè)廣泛關(guān)注。鈦合金薄壁件具有鈦合金優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還具有薄壁件質(zhì)量輕及節(jié)約成本的特點(diǎn)，使得鈦合金薄壁件在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但與此同時(shí)，鈦合金是一種典型的難加工材料，其薄壁件形狀復(fù)雜、剛度低且外形協(xié)調(diào)要求高，加工過程中非常容易發(fā)生振動(dòng)變形。在銑削加工鈦合金薄壁件的過程中刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響加工變形的主要因素之一，因此對刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行性能預(yù)測分析具有非常重要的意義。本文以懸臂板結(jié)構(gòu)的典型Ti

2、-6A1-4V薄壁件側(cè)銑精加工為研究對象，以銑削力、銑削溫度為衡量目標(biāo)，結(jié)合理論分析、三維物理仿真、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及試驗(yàn)研究，對整體式立銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了性能預(yù)測分析，為立銑刀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論方法支持。
　　借助AdvantEdge FEM有限元物理仿真軟件平臺(tái)，建立銑削三維物理仿真模型，選定刀具幾個(gè)重要參數(shù)（周齒前角、周齒后角、螺旋角、齒數(shù)），首先對由刀具進(jìn)行單因素結(jié)構(gòu)參數(shù)變化所引起的銑削力、銑削溫度變化進(jìn)行分析研究，得出銑刀

3、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選值。再設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格，基于銑削加工物理仿真獲取刀具進(jìn)行多因素結(jié)構(gòu)參數(shù)性能預(yù)測所需銑削力、銑削溫度數(shù)據(jù)值，通過建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)多因素結(jié)構(gòu)參數(shù)與最大銑削力、最高銑削溫度之間的預(yù)測，得出優(yōu)選結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。最后對優(yōu)化前后刀具在加工過程中的銑削力、銑削溫度、動(dòng)態(tài)特性及工件變形進(jìn)行了對比驗(yàn)證分析。
　　(1)建立銑削三維物理仿真模型，為刀具單因素結(jié)構(gòu)參數(shù)分析及多因素結(jié)構(gòu)參數(shù)性能預(yù)測所需銑削力、銑削溫度數(shù)據(jù)值的獲

4、取提供技術(shù)支持。
　　(2)對刀具進(jìn)行周齒前角、周齒后角、螺旋角、齒數(shù)的單因素結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，綜合比較最大銑削力、最高銑削溫度值，選出適合懸臂板結(jié)構(gòu)的典型Ti-6A1-4V薄壁件側(cè)銑精加工的刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　(3)結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性特性，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于刀具多因素結(jié)構(gòu)參數(shù)的性能預(yù)測分析。構(gòu)建適合本文研究的兩層BP神經(jīng)網(wǎng)模型。通過銑削仿真獲取訓(xùn)練與仿真所需數(shù)據(jù)，并借助Matlab完成BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的建立。結(jié)合試驗(yàn)，

5、將預(yù)測模型與經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的準(zhǔn)確性。最后通過預(yù)測值比較，優(yōu)化得出刀具最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。
　　(4)建立了立銑刀優(yōu)化前后的三維模型，并將刀具進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，分別從剛度、強(qiáng)度以及應(yīng)力等方面對優(yōu)化后的刀具進(jìn)行性能分析，比較了刀具優(yōu)化前后的銑削力、銑削溫度及動(dòng)態(tài)特性，并對工件進(jìn)行最大變形分析，實(shí)現(xiàn)了對優(yōu)化后的刀具性能的驗(yàn)證分析。
　　通過基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型，為鈦合金加工刀具優(yōu)選提供了理論模