民用大飞机15-5PH不锈钢铣削工艺研究

【类型】学位论文

【作者】姚敬东 

【关键词】 大飞机,切削数据库系统,圆弧面,15,腹板,切削参数优化,5PH不锈钢

【摘要】15-5PH不锈钢作为一种新型不锈钢材料,以其优良的机械性能、耐高温和耐腐蚀性能,被广泛应用在飞机驱动装置、机身主梁及起落架等关键结构件。其优良力学性能也预示着该材料的难加工性。在15-5PH不锈钢加工过程中,由于其导热系数低和弹性模量小等,易出现变形抗力大、切削温度高、刀具磨损破损快以及加工硬化等现象,从而导致15-5PH不锈钢的加工质量和加工效率低下、加工成本过高。因此,研究15-5PH不锈钢的切削性能,优化其工艺参数,开发具有自主知识产权的专用数据库对于提高加工效率、控制加工成本和加工质量具有重要意义。本文针对企业对于切削数据库系统的功能需求,选取粗加工、圆弧面和腹板三类特征开展基础实验研究、切削结果建模研究和切削参数优化研究。再将所有实验数据和实验结果录入到切削参数库系统,并调试运行。针对15-5PH不锈钢粗加工过程中,刀具磨损和破损严重以及刀具寿命低下等问题,选用单因素实验设计方法,开展刀具磨损和刀具寿命实验。观察和分析不同条件下刀具的磨损和失效形式,分析各切削用量对刀具寿命的影响机理和规律。采用BP神经网络算法,进行刀具寿命建模,建立刀具寿命的预测模型,实现刀具寿命的经验预测。并借助粒子群优化算法,以切削效率为目标,进行粗加工铣削参数优化。针对曲面粗糙度,选用正交试验设计方法,开展15-5PH不锈钢圆弧面工件精加工实验。研究分析铣削参数对圆弧面表面粗糙度的影响程度和规律。同时,采用偏最小二乘法和运动学分析法,分别进行表面粗糙度的经验建模和理论建模。通过对比预测精度更高的理论预测模型,以理论预测模型为基础,结合粒子群优化算法,以切削效率为目标,进行圆弧面精加工铣削参数优化。针对腹板特征件,选用正交试验设计方法开展腹板精加工实验,研究分析切削参数对腹板表面粗糙度的影响程度和规律。其次,运用BP神经网络算法构建表面粗糙度的经验预测模型。最后,基于粒子群优化算法,结合预测模型,以切削效率为目标,进行腹板精加工铣削参数优化。最后,将各类特征件的实验参数和结果、预测模型以及优化算法和优化结果录入到航空切削参数库系统,为数据库系统的核心功能提供理论、数据和技术支撑。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京理工大学

【学位授予年度】2017

【导师姓名】郑侃

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