XX新型高強度鋁合金銑削加工過程的研究答辯人：學號：

指導教師：一、研究背景近幾十年來，國內外均對鋁合金的切削機理做了大量的實驗研究和理論研究，取得了很多重要的成果。但仍存在很多問題需要解決。切削理論建模的解析法只能解決相對簡單的問題，且求解過程較復雜，結果誤差大。鋁合金切削仿真的研究不夠成熟，大部分將切削過程設定為二維切削，切屑只能在平面內卷曲，與實際情況不符。相對二維模擬來說，雖然三維計算時間長，對計算機硬件要求也較高，但是三維模擬更能接近真實切削的物理狀態。因此進行實驗研究及三維模擬分析是很有必要的。二、研究目的和意義

鋁合金材料主要向兩個方向發展：（1）為了滿足航空航天航海等軍事領域和特殊工業部門的要求，開發了一系列高強度、高韌性的新型鋁合金材料；（2）研發一些具有高性能的以滿足不同用途和條件的民用新型鋁合金材料。在各國政府、學術和企業的共同努力下，目前已經取得了一些研究成果，研發出一系列新型鋁合金材料。XX高強度鑄造鋁合金材料是XX大學科研團隊歷經十多年潛心研究，是一種新型高強度、高塑性鋁合金材料，應用前景廣闊。由于其強度相當于退火和正火狀態低中碳鋼，加工具有極強的特殊性。而本文為今后制定其銑削加工工藝方案提供了參考。本課題主要針對XX新型高強度鋁合金切削性能進行研究，其主要內容包括：1.切削力的研究用kistler測力儀測出三個方向的切削力，再通過AdvantageFEM有限元軟件建立銑削模型，將實驗值與其進行對比，最后利用四因素四水平的正交實驗建立切削力指數經驗公式。2.切削溫度的研究用有限元軟件建立二維溫度場模型，并研究切削加工工藝參數切削溫度的影響。3.加工表面質量的研究（1）加工表面粗糙度的影響研究，測出工件的表面粗糙度，并計算分析銑削參數對表面粗糙度的影響。得出經驗公式。（2）加工表面殘余應力的影響研究，測出表面殘余應力，并分析四個銑削參數對其影響規律。三、論文內容XX鋁合金銑削殘余應力的研究

5XX鋁合金銑削力的研究

2XX鋁合金銑削溫度的研究3XX鋁合金銑削表面粗糙度的研究

46緒論1總結與展望6四、論文結構XX鋁合金銑削力的研究第2章1.實驗條件及有限元模型的建立（1）實驗條件實驗在數控銑床VM600上進行，試驗所用刀具參數及工件規格：

2.1刀具參數及工件規格

圖2.2加工現場圖2.3測試連接圖2.4采集分析軟件（2）建立有限元模型首先要建立刀具模型并導入，然后在軟件中設定定義新型材料。在Solidworks中建立刀具模型再導入AdvantageFEM，導入后如圖2.5所示：圖2.5刀具模型圖XX鋁合金銑削表面粗糙度的研究第4章1正交試驗方案設計表4.1因素水平表

圖4.2粗糙度儀2正交試驗的極差分析圖4.3銑削XX高強度鋁合金的表面粗糙度實驗結果

4.4極差分析結果

由表4.6可知，在本實驗各個參數范圍內，因素對粗糙度的影響主次順序為進給量、軸向切深、徑向切深、轉速，最優組合為4.5轉速對表面粗糙度的影響4.6進給量對表面粗糙度的影響隨著轉速的增高，切削過程平穩，工件的表面粗糙度也降低。另一方面，隨著切屑帶走的熱量增多，即傳給工件的熱量減少，所以工件內應力減小，粗糙度降低。從第二章的分析中可知，隨著進給量的增大，切削層厚度增大，作用于刀具軸線方向的切削力即進給力隨之增大，從而引起系統振動，這種振動隨著進給量的增加會變得更加劇烈，所以工件的表面粗糙度會有所增大。圖4.7徑向切深對表面粗糙度的影響圖4.8軸向切深對表面粗糙度的影響表面粗糙度值的總體趨勢是隨著徑向切深的增大而增大。但是，實際加工中應盡量選用較大的徑向切深，以提高生產效率。切削力的變化使加工過程產生振動，所以工件表面質量也下降。在實驗所取水平的區間內，也并不是切削深度越小越好。3.表面粗糙度經驗公式對表面粗糙度經驗公式進行處理，再根據正交試驗表，將參數及實驗結果輸入MATLAB,運用函數Regress進行計算，可算出表面粗糙度的經驗公式為4.本章小結在本章中，采用正交試驗，研究了切削參數對表面粗糙度的影響規律，在此試驗條件下，得出以下結論：1.通過對試驗結果的極差分析，得到切削參數對銑削XX高強度鋁合金工件表面粗糙度的影響主次順序是進給量、軸向切深、徑向切深、轉速，算出表面粗糙度經驗公式。2.通過分析可知，隨著轉速的增大，粗糙度減小。但當轉速達到3000r/min.后表面粗糙度開始有所增加。

3.為了減小表面粗糙度，可以提高轉速和減小軸向切深和進給量。但在工藝要求范圍內合理選擇，以提高切削效率。總結與展望第6章

本文通過有限元仿真及實驗兩種方法，對XX高強度鋁合金的銑削過程進行研究。得出不同銑削用量與表面粗糙度、表面殘余應力、銑削溫度及銑削力的關系，給出銑削力、表面粗糙度經驗公式，分析了切屑、工件及刀具溫度場分布情況。

本文的研究成果雖對進一步提出XX高強度鋁合金的銑削工藝方案提供了一定的理論依據，但還是有許多方面可以做進一步深入研究。1.銑削過程刀具運動復雜，銑削溫度的測量比較困難，本文僅對銑削溫度進行了模擬，下一步可對銑削溫度的測量進行研究，進而與模擬結果作對比。2.在將切削力仿真結果與實驗結果作比較的分析中發