航空航天典型零件加工系列刀具设计应用

　　《航空航天典型零件加工系列刀具设计应用》结合理论分析和实验研究，在分析航空航天典型零件的种类、材料及加工特点的基础上，阐述了航空航天零件材料切削加工性特点及评价方法。《航空航天典型零件加工系列刀具设计应用》首先以现代航空发动机中压气机关键零件整体叶盘为对象，在对整体叶盘的结构特性进行分析研究的基础上，探讨了整体叶盘的各种加工技术，总结出数控复合铣削技术是制造整体叶盘的优方法；然后对数控复合铣削技术中应用的盘铣、插铣和侧铣系列刀具进行分析探讨，在刀具结构设计、刀具几何参数优化和工艺参数优化、刀具成型制造、刀具应用等技术方面开展研究，以保证难加工零件的表面质量，实现航空航天典型零件的高效加工；后进行了相应的切削加工实验研究，并基于理论研究成果进行了切削工艺参数优化，为实现航空航天典型零件的高效加工提供一定的理论基础和技术支持。

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目录
前言
第1章 航空航天典型零件分析 1
1.1 航空航天工业发展背景及趋势 3
1.2 航空航天典型零件简介 5
1.2.1 发动机鼓筒类零件 7
1.2.2 发动机机匣类零件 8
1.2.3 发动机轴颈类零件 11
1.2.4 发动机叶片 12
1.2.5 发动机盘类零件 13
1.2.6 发动机整体叶盘 15
1.3 航空航天典型零件材料应用 17
1.3.1 航空航天典型零件材料性能特点 17
1.3.2 高温合金简介 19
1.3.3 钛合金简介 22
1.3.4 铝合金简介 25
1.3.5 复合材料简介 27
1.4 航空航天类零件加工特点 29
1.4.1 发动机鼓筒类零件加工特点 29
1.4.2 发动机机匣类零件加工特点 30
1.4.3 发动机轴颈类零件加工特点 31
1.4.4 发动机叶片加工特点 31
1.4.5 发动机盘类零件加工特点 32
1.4.6 发动机整体叶盘加工特点 32
1.5 本书主要内容 33
参考文献 34
第2章 航空航天零件典型材料切削加工性及其切削加工实验研究 36
2.1 材料切削加工性的概念及评定方法 36
2.1.1 材料切削加工性概念 36
2.1.2 材料切削加工性评定方法 36
2.1.3 工件材料切削加工性的评定 36
2.2 钛合金切削加工性及其切削加工实验研究 37
2.2.1 钛合金分类 38
2.2.2 钛合金加工刀具几何参数优选实验研究 39
2.2.3 大进给与高速切削钛合金实验研究 42
2.2.4 基于刀具寿命的钛合金切削加工实验研究 46
2.3 高温合金切削加工性及其切削加工实验研究 49
2.3.1 高温合金分类 50
2.3.2 高温合金GH706切削加工实验研究 51
2.4 本章小结 58
参考文献 59
第3章 整体叶盘加工技术分析 61
3.1 整体叶盘结构特性分析 61
3.2 整体叶盘加工技术简介 62
3.2.1 整体叶盘电火花加工技术简介 62
3.2.2 整体叶盘电解加工技术简介 67
3.2.3 整体叶盘电子束焊接加工技术简介 71
3.2.4 整体叶盘线性摩擦焊加工技术简介 75
3.2.5 整体叶盘精密铸造加工技术简介 80
3.2.6 整体叶盘数控铣削加工技术简介 83
3.3 整体叶盘加工刀具应用分析 83
3.3.1 整体叶盘加工盘铣刀具技术简介 83
3.3.2 整体叶盘加工插铣刀具技术简介 84
3.3.3 整体叶盘加工侧铣刀具技术简介 86
3.3.4 可转位刀具的发展现状 87
3.4 本章小结 88
参考文献 88
第4章 盘铣刀具设计及其加工技术研究 90
4.1 切槽铣刀的种类 90
4.1.1 立铣刀 90
4.1.2 三面刃铣刀 90
4.1.3 锯片铣刀 91
4.2 常用切槽铣刀的选用方法 91
4.3 盘铣切削特点及其加工方式 92
4.3.1 三面刃铣刀的选用依据 93
4.3.2 盘铣加工的相关参数 94
4.3.3 盘铣刀开槽应用案例 95
4.4 整体叶盘盘铣加工技术研究 98
4.4.1 整体叶盘材料切削加工性分析 99
4.4.2 加工整体叶盘刀具材料的选用 102
4.4.3 切削钛合金刀具设计研究现状 103
4.4.4 盘铣切削过程中刀具的失效形式 104
4.5 整体叶盘盘铣加工区域工艺规划 105
4.5.1 整体叶盘流道可加工性分析 105
4.5.2 盘铣加工区域规划 107
4.5.3 盘铣刀切削运动圆环面轨迹模型建立 108
4.6 盘铣刀优化设计 113
4.6.1 盘铣刀结构类型优选 113
4.6.2 可转位刀片的设计 115
4.6.3 盘铣刀主要结构设计 116
4.6.4 盘铣刀几何参数优化 121
4.6.5 盘铣刀结构强度分析 128
4.6.6 盘铣刀结构模态分析 131
4.7 盘铣刀制备方法研究 133
4.8 本章小结 138
参考文献 139
第5章 插铣刀具设计及其加工技术研究 142
5.1 插铣加工特点及应用 142
5.1.1 插铣加工特点 142
5.1.2 插铣加工应用 143
5.2 插铣加工轨迹及动态切削力模型 143
5.2.1 插铣加工轨迹 143
5.2.2 插铣过程时域模型 144
5.2.3 动态切削力模型 147
5.3 插铣刀参数化系统设计 148
5.3.1 参数化设计 149
5.3.2 UG中参数化设计方法 149
5.3.3 基于图形模板的参数化设计 149
5.3.4 基于程序的参数化设计 150
5.3.5 参数化系统设计 153
5.4 插铣刀切削仿真分析及几何角度优化 155
5.4.1 有限元仿真模型建立 155
5.4.2 插铣加工仿真分析 157
5.4.3 插铣刀强度分析 162
5.5 插铣刀制备 165
5.5.1 刀体材料的选用 165
5.5.2 刀片材料的选用 166
5.5.3 插铣刀加工制备 167
5.6 本章小结 168
参考文献 168
第6章 侧铣刀具设计及其加工技术研究 170
6.1 侧铣加工特点分析及动态切削力模型的建立 170
6.1.1 侧铣加工特点分析 170
6.1.2 侧铣切削层参数分析与建模 171
6.1.3 球头铣刀刃形及切削力建模 173
6.2 球头铣刀结构设计分析 178
6.2.1 截面形线分析 178
6.2.2 周刃螺旋线分析 180
6.2.3 球刃螺旋线分析 182
6.2.4 退刀槽曲线分析 182
6.3 球头铣刀参数化建模 183
6.3.1 刀具特征变量设定 183
6.3.2 周刃螺旋槽建模 184
6.3.3 球刃螺旋槽建模 185
6.3.4 退刀槽建模 186
6.4 球头铣刀几何角度优化及切削仿真分析 187
6.4.1 有限元仿真的理论简介 187
6.4.2 球头铣刀几何参数优化仿真方案 188
6.4.3 仿真结果分析及几何角度优化 190
6.4.4 球头铣刀结构强度分析 193
6.4.5 整体叶盘侧铣加工仿真研究 195
6.5 球头铣刀的制备与强化处理 196
6.5.1 球头铣刀材料优选 196
6.5.2 球头铣刀的磨制 197
6.5.3 球头铣刀的检测 202
6.5.4 球头铣刀刃口强化处理 203
6.6 本章小结 205
参考文献 205
第7章 钛合金盘铣加工实验研究 207
7.1 实验设计 207
7.2 实验结果与讨论 209
7.3 切削参数的优化 210
7.4 本章小结 214
参考文献 214
第8章 钛合金插铣加工实验研究 215
8.1 实验条件 215
8.2 插铣实验方案 215
8.3 实验数据分析 216
8.4 切削力预测模型的建立 217
8.4.1 预测模型的建立 217
8.4.2 切削力预测模型检验及验证 218
8.4.3 切削力预测模型讨论 220
8.5 切削参数优化研究 221
8.5.1 切削参数优化方法的选择 221
8.5.2 模糊综合评价优化分析 222
8.6 本章小结 226
参考文献 226
第9章 钛合金侧铣加工实验研究 228
9.1 球头铣刀侧铣实验设计 228
9.1.1 实验条件 228
9.1.2 侧铣实验方案 229
9.2 实验结果分析 229
9.2.1 切削力的极差分析 229
9.2.2 切削参数对切削力影响分析 231
9.3 切削力预测模型的建立及验证 232
9.3.1 预测模型的建立 233
9.3.2 切削力预测模型验证 233
9.4 切削参数优化研究 234
9.4.1 切削参数优化条件的确定 234
9.4.2 基于MATLAB的切削参数优化 235
9.4.3 切削参数优化结果 235
9.5 本章小结 236
参考文献 236