沉头孔螺旋铣削加工有限元仿真分析

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28690

材料工程与机械制造

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沉头孔螺旋铣削加工有限元仿真分析

盛方怡, 杨国林, 孟凡通, 董志刚, 康仁科()

高性能精密制造全国重点实验室，大连 116024

收稿日期:2023-03-13 修回日期:2023-04-03 接受日期:2023-05-25 出版日期:2024-01-15 发布日期:2023-09-06
通讯作者: 康仁科 E-mail:kangrk@dlut.edu.cn
基金资助:
兴辽英才计划(XLYC2001004);中央高校基本科研业务费(DUT22LAB501)

Finite element simulation analysis in helical milling of countersunk hole

Fangyi SHENG, Guolin YANG, Fantong MENG, Zhigang DONG, Renke KANG()

State Key Laboratory of High?performance Precision Manufacturing，Dalian 116024，China

Received:2023-03-13 Revised:2023-04-03 Accepted:2023-05-25 Online:2024-01-15 Published:2023-09-06
Contact: Renke KANG E-mail:kangrk@dlut.edu.cn
Supported by:
Xingliao Talent Program of Liaoning Province(XLYC2001004);The Fundamental Research Funds for the Central Universities(DUT22LAB501)

摘要/Abstract

摘要：

航空航天构件装配过程中需要加工大量沉头孔，难加工材料的大量使用给装配制孔技术带来了新挑战。螺旋铣孔是一种装配制孔新方法，配合特殊刀具可实现沉头孔加工，并且能够利用螺旋铣孔切削原理上的特点来提高沉头孔加工质量。首先，进行了沉头孔螺旋铣削加工的运动学分析，然后利用有限元仿真了钛合金材料沉头孔螺旋铣削过程。接下来，通过沉头孔螺旋铣削试验中的切削力和切屑形态对有限元仿真的准确性进行了验证。最后，使用建立的仿真模型分析了锪窝深度和工艺参数对钛合金沉头孔螺旋铣削过程中刀具所受切削力的影响规律。

关键词: 螺旋铣孔, 锪窝, 沉头孔, 切削力, 有限元仿真

Abstract:

A large number of countersunk holes need to be machined during the assembly of aerospace components. The widespread use of difficult-to-cut materials has brought new challenges to the hole-making technology. As a new hole-making technology of assembly， helical milling can be used to machine countersunk holes with special tools， and the machining quality can be improved by using the characteristics of helical milling principle. Firstly， the kinematics analysis of helical milling in machining countersunk holes was carried out. Next， finite element simulation was used to simulate the helical milling process of countersunk holes in titanium alloy materials. Then， the accuracy of the finite element simulation was verified through the cutting force and chip morphology in helical milling test. Finally， the established simulation model was used to analyze the influence of dimple depth and process parameters on the cutting force acting on the cutting tool.

Key words: helical milling, countersinking, countersunk hole, cutting force, finite element simulation

中图分类号:

V261.2⁺2

盛方怡, 杨国林, 孟凡通, 董志刚, 康仁科. 沉头孔螺旋铣削加工有限元仿真分析[J]. 航空学报, 2024, 45(1): 428690-428690.

Fangyi SHENG, Guolin YANG, Fantong MENG, Zhigang DONG, Renke KANG. Finite element simulation analysis in helical milling of countersunk hole[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(1): 428690-428690.

图/表 24

图 1

图 2

图 3

图 4

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图 6

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表 1

表 2

表 3

图 9

图 10

图 11

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图 14

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图 15

图 16

图 17

图 18

表 5

图 19

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

模型参数	数值
密度/（kg·m^-3）	4 430
弹性模量/GPa	113.8
泊松比	0.342
比热容/（J·kg^-1·K^-1）	526.3
热传导率/（W·m^-1·K^-1）	6.7
熔点/℃	1 650

试验序号	自转转速/（r·min^-1）	公转转速/（r·min^-1）	轴向进给速度/（mm·min^-1）
1~5	1 200，1 600，2 000，2 400，2 800	14	3
6~10	1 600	10，12，14，16，18	3
11~15	1 600	14	2.2，2.6，3，3.4，3.8

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