SiCp/Al基复合材料切削加工性的基础研究

摘要

SiCp/Al复合材料具有高比强度和比刚度、耐腐蚀、耐磨、低密度及良好的尺寸稳定性等诸多优异的力学和物理性能，在航天、电子乃至船舶、桥梁、精密仪器等领域得到了广泛应用。然而，由于SiCp/Al复合材料中增强相SiC颗粒的存在，导致了其切削加工过程中存在刀具磨损严重、加工表面质量差等一系列的问题。针对这些问题，对SiCp/Al复合材料的的切削性能进行了实验和理论研究。由于时间和篇幅限制，本文着重对切削力进行了讨论和研究。为SiCp/Al复合材料的车削加工以及实际生产提供了一定的理论依据和基础。本文主要研究内容和结论如下:对SiCp/Al复合材料车削过程中材料的去除机理进行了理论研究，主要研究了铝基体和SiC颗粒的去除方式、其对加工表面质量的影响以及切屑形成机理。从理论分析可知，SiC颗粒的变形行为对整个材料的去除、表面质量以及锯齿形切屑的形成都有一定程度的影响。建立了将SiC颗粒考虑在内的车削SiCp/Al复合材料的切削力理论计算公式。进行了车削SiCp/Al复合材料的实验。由实验得出，切削用量中对切削力影响最大的因素是背吃刀量，其次是进给量，切削速度对切削力影响较小。切削力还会随SiC体积分数的增大而增大，与理论分析一致。在相同实验条件下，PCD刀具车削该材料得到的切削力小于用硬质合金刀具车削得到的力。由实验数据得出传统指数型切削力经验公式，对指数型经验公式的拟合度和预测精确度进行分析；通过回归拟合得到切削力关于切削用量的三元二次经验公式，并对该经验公式的拟合度和预测精度进行检验，结果证明三元二次型回归经验公式的拟合度和精度大于传统指数型经验公式。表明在特定情况下，三元二次型公式更适合对车削SiCp/Al复合材料的切削力进行拟合。进一步研究了切削力的预测方法，尝试将支持向量机算法应用到切削力预测分析上来。将实验所得数据进行训练和预测，对预测结果进行分析，表明预测误差在允许范围内，实现对SiCp/Al复合材料切削力的快速和较准确预测。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 SiCp/Al复合材料切削技术的现状和发展

1.3本文主要研究内容

第2章 车削SiCp/Al复合材料的切削力建模

2.1 引言

2.2 SiCp/Al复合材料切削加工过程

2.3 SiCp/Al复合材料切削力理论方程

2.4 本章总结

第3章 车削SiCp/Al复合材料的实验研究

3.1 引言

3.2 实验方案设计

3.3 实验结果数据分析

3.4 本章总结

第4章 基于支持向量机的切削力预测研究

4.1 引言

4.2 支持向量机理论

4.3 支持向量机回归预测研究

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文与研究成果清单

致谢