文档介绍：中图分类号: 论文编号:102870513-S096
学科分类号:080202

硕士学位论文

钛合金薄壁件加工工艺分析与变形
预测研究

研究生姓名钱丽丽
学科、专业机械电子工程
研究方向现代集成制造技术
指导教师陈蔚芳教授

南京航空航天大学
研究生院机电学院
二О一三年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Mechanical and Electronical Engineering

Deformation Prediction and Process Analysis
for Titanium Alloy Thin-walleded Workpiece

A Thesis in
Mechanical and Electrical Engineering

by
Qian Lili
Advised by
Prof. Chen Weifang

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering
January, 2013
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着我国航空航天业的快速发展,钛合金薄壁件因为其优异的综合性能和结构特点被广泛
应用于航空制造业中,但是钛合金是一种难加工金属,而且由于钛合金薄壁件的刚度小,材料
去除率比较高,在切削力、装夹力以及残余应力的影响下易产生加工变形,对零件的加工精度
和使用性能产生了较大影响,因此对薄壁件加工变形进行分析与预测具有十分重要的意义。本
文以钛合金薄壁联动环为对象,展开了加工工艺、切削力建模、变形预测等方面的研究,完成
的工作主要有:
,分析了联动环的工艺路线,确定了各工序的加工方
法。进行了原有工艺路线的试切加工,根据试切中发现的问题,改进了工艺路线,并提出在工
艺路线中加入有限元法来预测联动环的加工变形。
,设计了立铣刀铣削钛合金的正交试验,利用最小二乘法
推导线性回归方程中的回归系数,求解出经验公式中各影响因素的指数,建立了铣削钛合金的
切削力经验公式,对建立的数学模型进行了显著性检验与试验检验。
,以简化的联动环结构为对象,建立了钛合金薄壁件的内孔
铣削变形预测模型和切断工序的加工变形预测模型。对两种模型中涉及到的几何建模、模型离
散、材料定义、载荷施加、边界定义、材料去除、分层铣削、约束转换和工件变形叠加等关键
技术进行了深入分析,预测了简化联动环在内孔铣削和切断过程中的变形。并在五轴加工中心
上进行了试验验证。
ABAQUS 的脚本语言进行了 ABAQUS 的二次开发,将联动环参数化建模、内孔
铣削变形预测、切断加工变形预测、刀具变形预测和残余应力场分析等功能集成到有限元仿真
平台上,实现了典型钛合金薄壁联动环的快速仿真分析。

关键字:钛合金,薄壁件,有限元分析,变形预测,残余应力
I
钛合金薄壁加工工艺分析与变形预测研究
ABSTRACT
With the rapid development of aerospace industry in our country, thin-walled titanium alloy part
is widely used in aerospace manufacturing because of its excellent overall performance and
construction features. However the t