SLM钛合金3D打印件铣削加工参数优化分析

针对SLM钛合金3D打印件表面质量无法满足装配精度要求,仍需进行二次加工的需求,设计正交试验方案,建立表面粗糙度的预测模型并进行铣削参数优化分析,为SLM钛合金3D打印件铣削加工的切削参数选择提供依据。首先,对实验数据进行多元线性回归,建立适用于SLM钛合金件的铣削加工表面粗糙度数学预测模型,给出了切削速度、每齿进给量、轴向切深及径向切深与表面粗糙度的量化关系;建立以加工效率和表面粗糙度为优化目标的多目标切削参数优化模型,使用Pareto最优解集理论进行多目标切削参数优化,优化结果表明在切削速度130 m/min,每齿进给量0.01 mm/齿,轴向切深0.40 mm时可以得到较好的加工表面粗糙度及较高的加工效率。     

TA7电火花加工实验研究与工艺参数优化

针对TA7钛合金难切削以及加工表面质量差的问题,在通用电火花机床上探究了空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对TA7钛合金电火花加工中材料去除率与表面粗糙度的影响。设计中心复合实验,在实验数据的基础上采用多线回归技术建立材料去除率和表面粗糙度的二阶预测模型。方差分析结果表明预测模型可以正确映射出TA7钛合金电火花加工的工艺规律。以提高材料去除率降低表面粗糙度为目的建立工艺目标优化模型,根据实际加工条件对工艺参数的约束,设计粒子群算法求取优化模型的解集,通过实际加工对优化结果进行验证,结果表明该算法可以正确可靠的获得多约束条件下的最优加工参数。     

铝合金汽车发动机缸盖复杂结构的SLM制造工艺研究

针对传统汽油发动机缸盖开模铸造周期长、影响研发效率的问题,开展基于激光选区熔化(SLM)工艺的发动机3D打印适应性设计及工艺研究。提出一种基于SLM技术的发动机缸盖成形方案,并进行了成形验证。打印了国内首次有报道的原尺寸3D打印发动机缸盖结构样件,尺寸(长、宽、高)分别为318.4、232.48和107.4mm,与设计尺寸相比,偏差0.5mm,非加工面的表面粗糙度为Ra3.313～Ra5.619μm,内部无明显裂纹、缩孔。随炉试样拉伸强度为468～478MPa。     

TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究

TC4钛合金被广泛地用于航空航天等众多领域,为了提高钛合金零件的表面加工质量和加工效率,对TC4钛合金高速铣削表面粗糙度进行研究具有十分重要的意义。切削参数是影响TC4钛合金加工表面粗糙度的重要因素,采用了正交试验分析主轴转速n、铣削深度ap、铣削宽度ae和每齿进给量fz等4个试验因素对表面粗糙度的影响规律,运用了极差分析法绘制出铣削参数对表面粗糙度的影响趋势曲线。利用了多元线性回归分析计算出表面粗糙度的数学模型,采用F值检验法对数学模型和模型参数进行了显著性验证:FF0.01(4,11),证明了模型和参数都是高度显著的。利用了表面粗糙度预测模型对另外8组切削参数进行粗糙度预测,并将预测结果与实际实验结果时行对比,最大误差为8.9%,验证了表面粗糙度预测模型的有效性,为TC4钛合金加工提供了理论依据。     

液体磁性磨具光整加工TC4钛合金的试验研究

为解决TC4钛合金材料难加工问题,采用液体磁性磨具对TC4钛合金进行了表面加工试验。通过调整工艺参数,采用田口方法对TC4钛合金液体磁性磨具光整加工的工艺参数进行优化。采用单因素试验法,研究磨料类型、磨料粒径、工件转速和电流强度等工艺参数对液体磁性磨具光整加工TC4钛合金材料加工性能的影响,并总结各工艺参数对工件表面粗糙度的影响规律。根据信噪比的望大特性分析得出,在液体磁性磨具光整加工TC4钛合金材料的加工过程中,当使用2 000目的白刚玉,主轴转速为500 r/min,电流强度为1.5 A加工时,工件表面粗糙度相对下降率%ΔRa达到了86.10%。液体磁性磨具光整加工TC4材料表面的最优工艺参数组合为:2 000目的白刚玉,主轴转速为700 r/min,电流强度为2.0 A。同时得出各工艺参数对工件表面粗糙度相对下降率%ΔRa的影响大小依次为:磨料类型磨料粒径工件转速电流强度。当采用2 000目的白刚玉配置的磨料进行加工时,工件的表面粗糙度Ra达到了0.096μm。采用液体磁性磨具光整加工技术可以有效地降低TC4钛合金材料的表面粗糙度和提升其工件表面加工质量,显著改善了传统加工方式中存在的烧蚀和烧伤现象。     

基于过程阻尼的钛合金丝材表面车削精整加工稳定性研究

针对航空紧固件原材料钛合金丝材盘圆细长结构特性和加工难度大的问题,采用无心车床进行钛合金丝材盘圆的表面车削精整加工。考虑车削后高精度表面质量的要求,为提高无心车床的加工稳定性,建立考虑过程阻尼效应的多自由度耦合颤振动力学模型。通过对模型求解,绘制无心车床刀盘切削系统稳定性叶瓣图进行稳定性分析,得到稳定可加工参数组。进一步分析刀具结构参数的影响,刀尖圆弧半径为0.1～0.3 mm、刀具前角为1°～2°和刀具后角为2°～5°时,可以获得设计安全性最高的稳定可加工参数组。通过搭建试验平台验证理论分析结论,所得到的刀具结构参数选择域和稳定可加工参数组可为钛合金丝材盘圆的表面精整加工提供参考。     

工艺参数对激光选区熔化成形TA32钛合金成形质量及硬度的影响

采用激光选区熔化（SLM）技术制备TA32钛合金试样,研究了激光功率（200～400 W）、扫描速度(800～1 200 mm·s^-1)和扫描间距（90～130μm）对成形质量及硬度的影响。结果表明：随着扫描速度增加,SLM成形TA32钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均逐渐降低;随着扫描间距增大,钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均先降低后升高;随着激光功率增加,钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均先升高后降低;适用于TA32钛合金SLM成形的激光能量密度范围为45～75 J·mm^-3。     

基于BSO算法的TA7电火花成形加工多目标优化

针对现有电火花机床上没有钛合金加工电规准的问题,设计中心组合实验,综合考量空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对TA7电火花加工材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的影响。建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的预测模型。为了同时兼顾材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率这三个相互矛盾的工艺目标,建立工艺目标优化模型,设计头脑风暴算法对优化模型进行求解。对优化结果进行验证:材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的实测值与优化结果的平均相对误差分别为5%、4.7%、5.5%。验证结果表明头脑风暴算法可以有效的获得TA7钛合金电火花加工的最佳工艺参数。     

AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃?10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验。利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量。分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律。结果表明:在主轴转速n=8000 r/min、每齿进给量f z=0.04 mm/z、切削深度Δd=0.5 mm的最优精铣工艺参数下,TC4钛合金工件的加工质量和表面形貌好,刀具寿命长,其平面度为0.39μm,平行度为0.33μm,表面粗糙度为0.70μm,表面残余应力为-175 MPa,表面显微硬度为269 HV 0.2,实现了TC4钛合金的高质量高效率的精铣加工。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

磁力研磨法加工弯管内表面的工艺参数优化

利用磁力研磨法,使安装在六自由度机械手的磁力研磨装置带动弯管内部的磁粒刷沿弯管中心轴线往复运动,同时磁力研磨装置旋转,解决空间弯管内表面研磨加工的技术难题。选取了影响磁力研磨工艺抛光弯管内表面的主要工艺参数（磁极转速、加工间隙、磁性磨粒粒径、轴向进给速度）并应用正交试验设计法对钛合金弯管内表面进行了研磨试验,结合试验数据对工艺参数进行了分析和优化。通过对比钛合金弯管内表面研磨前后的表面粗糙度及形貌变化,验证了采用磁力研磨工艺对弯管内表面进行光整加工的可行性和可靠性。     

30mm内径空心车轴钻削用锥套结构尺寸优化与验证

通过对空心车轴自动定位装夹结构及其顶锥定位面的受力情况分析,优化了现有锥套结构的尺寸,并进行了空心车轴的钻削加工试验,在确定各工艺参数取值范围的同时验证了改进后锥套结构的可行性。结果表明,30 mm内径EA4T空心车轴深孔钻削的双顶锥定位装夹结构中可以采用8mm×90°的锥套;进给量0.12 mm/r、主轴转速600 r/min、切削液流量80 L/min、压力2~3.0MPa下钻削过程稳定,钻削后内孔轴线偏移量、尺寸精度及表面粗糙度满足设计要求。     

TC4-DT钛合金铣削表面粗糙度试验研究

针对实际生产中TC4-DT钛合金铣削加工表面质量差问题,以钛合金铣削加工表面粗糙度Ra为研究对象,基于低速干切、高速湿切等条件,设计铣削用量影响表面粗糙度试验方案,分析试验结果,探索工艺参数对钛合金加工表面质量的影响规律,提出了改善TC4-DT钛合金铣削加工表面质量的建议,为进一步研究钛合金加工性能提供了参考和借鉴。     

钛合金深孔加工的试验研究

本文针对钛合金深孔加工中出现的切屑堵塞、导向条表面粘附和已加工表面粗糙度值高等问题,通过机理分析和实验对比的方法,对加工钛合金大口径深盲孔的刀具设计原则和加工工艺方面进行了较全面的研究,较好地解决了断屑不良、已加工表面粗糙度值高等问题。     

用加工中心加工主动锥齿轮支承壳

一、支承壳的结构特点及加工存在问题1．从图1及装配关系分析，支承壳属于对开式箱体类结构。2．各内孔、外圆及端面的尺寸精度、表面粗糙度及形位精度要求都比较高，特别是各位置精度不易保证。3．加工过程中所用工艺装备缺乏。从以上分析可以看出，如果采用普通机床加工，则由于加工面多、工序长，所用工艺装备较多，短时间内无法制造出来，并且加工质量不易保证。结合我厂的设备及加工经验，采用加工中心加工支承壳主要部位。二、工艺过程及程序编制1．工艺路线的确定根据箱体类零件的特点，确定加工支承壳的工艺路线为：划结合面加工的…     

TC4钛合金电火花小孔加工多目标优化试验研究

为提升电火花加工TC4钛合金的表面加工质量和加工效率,选取紫铜圆柱电极开展TC4钛合金电火花小孔加工试验,采用正交试验法,以电极相对损耗率、表面粗糙度、工件材料去除体积为工艺指标,分析峰值电流、维持电压、放电脉宽对工艺指标的影响重要性。采用RBF(Radial basis function)神经网络对已有试验数据进行训练,建立放电参数与工艺指标之间的数学预测模型。以该预测模型为适应度函数,将遗传算法与Skyline选择算法结合进行多目标优化仿真,得到最佳工艺指标,最后开展多目标优化验证试验。结果表明：当峰值电流为14 A、维持电压39 V/42 V、放电脉宽102μs/108μs时能够取得最优的加工结果,优化值与试验值误差较小。     

钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型研究

TC25钛合金具有良好的高温强度和热稳定性,是制造航空发动机的理想材料。表面粗糙度是衡量钛合金零件表面加工质量的重要指标。基于正交试验数据,采用极差分析探究各铣削参数对铣削表面粗糙度的影响程度与影响规律。影响表面粗糙度的铣削参数的主次顺序为:每齿进给量f_z主轴转速n轴向切深a_p径向切深a_e。空列极差R=0.026,小于各因素极差值,说明各因素对指标均有较大影响且水平选择合理。采用多元线性回归方法建立了钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型。对预测模型进行了显著性检验,F=21.547 3F(4,11),说明模型高度显著。通过加工验证试验,证明了切削参数A_3B_1C_1D_1为最优组合。验证试验的预测误差为1.2%～8.1%,证明预测模型具有较高的精度。     

钛合金铣削表面粗糙度检测及多元预测模型研究

搭建铣削力与工件表面粗糙度铣削试验系统,设计正交试验方案,对难加工金属TC4钛合金进行铣削试验。利用三向力测力仪采集铣削力信号,用表面粗糙度测定仪测量工件表面粗糙度,并提取特征值。对特征值进行3种正态性检验。研究结果表明,特征值均不满足严格的正态分布。基于Spearman相关性分析,得到三向铣削力与表面粗糙度相关系数均介于0.7～0.8之间,属于极强相关,可以用于构建表面粗糙度预测模型。基于响应面法,分别以铣削工艺参数、铣削力及铣削工艺参数-铣削力组合为连续因子,以表面粗糙度为响应因子做响应面分析,建立了3种表面粗糙度预测模型。通过对模型参数、表面粗糙度拟合值与实测值的对比曲线及残差散点图的分析可知,铣削工艺参数-铣削力组合预测模型的预测精度最高,多元相关系数值为0.917 3,修正的多元相关系数值为0.855 2,远高于其他2种模型,可以较好地预测TC4钛合金的表面粗糙度,证明了采用多因子组合的方法提高模型精度的可行性,提供了一种可靠的提高钛合金铣削表面粗糙度预测精度的方法。     

选择性激光熔化成形Ti_6Al_4V钛合金的滚动接触疲劳性能研究

选择性激光熔化技术(SLM)可直接成形出传统方式加工工序复杂周期长甚至无法加工出的复杂零件,是增材制造(3D打印)领域最具有应用前景的技术之一。目前针对该技术的研究主要集中在拉伸、压缩等静力学方面,而许多应用场合下,动力学性能也有要求。以钛合金(Ti-6Al-4V)粉末为试验材料,对不同后处理下的SLM件进行了滚动接触疲劳性能研究。结果表明,粗糙度和硬度是影响SLM件滚动接触疲劳性能的主要因素,抛光处理和热处理能提高滚动接触疲劳寿命;粗糙度较大时SLM钛合金测试件主要是磨损失效,粗糙度较小时主要是材料脱落失效。