本文關鍵詞：基于硬質合金刀片的切削加工的仿真及實驗研究

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【摘要】：隨著科學技術水平的不斷提高,對制造業(yè)的要求也越來越高,金屬切削技術作為制造業(yè)的重要組成部分面臨著巨大挑戰(zhàn),為提高工件表面質量,高效率和高精度的切削技術成為迫切需要的關鍵技術。由于金屬切削機理過程的復雜性,金屬切削研究一直是比較棘手的問題。早期研究所使用的工程實驗和理論分析存在缺點,如不易跟蹤觀測、高昂的觀測設備費用、實驗周期長、人力消耗大等缺點。金屬切削的有限元模擬技術以其低成本、直觀方便等特性應用于金屬切削技術研究領域,而且使用有限元方法的模擬結果與工程實驗所得到的結果吻合,因此本文主要采用有限元(FEM)法進行金屬切削技術的相關研究。論文首先研究45鋼工件切削參數(shù)對表面質量(表面粗糙度)的影響情況。通過切削實驗,對工件表面粗糙度進行檢測,根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進行分析,為優(yōu)化刀具的切削參數(shù)奠定基礎。利用ABAQUS軟件建立二維正交的金屬切削有限元模型,刀具為硬質合金YT15和新型刀片MC6025為主,工件材料為45鋼和高溫合金GH4169,工件的材料模型采用Johnson-Cook本構方程,采用Johnson-Cook破裂準則實現(xiàn)切屑和工件分離關系,使用網格的自適應性劃分技術,再對沙漏的現(xiàn)象進行了控制和后處理。按照單因素控制變量的方法,研究各切削因素對切削力的影響以及新型刀片MC6025切削45鋼時對表面粗糙度的影響,通過切削仿真對45鋼進行背吃刀量、切削速度、進給量和前角對切削力、切削應力、溫度以及切削毛刺的影響研究;按照單因素控制變量的方法通過切削實驗對高溫合金GH4169進行切削速度、背吃刀量及進給量對切削力影響的研究;通過研究鋸齒型切屑形成的過程,揭示高溫合金GH4149的切屑變形機理,將鋸齒型切屑的形成過程分為三個階段(初始、變形和形成),結合切屑變形機理,按照具體一組切削用量的數(shù)據(jù)對高溫合金GH4169的切削應力、切削力、切削應變及切削溫度進行仿真的研究和分析,發(fā)現(xiàn)切屑中的各個過程點與切削力、切削應變、溫度中的特征點都相互對應的,并有一定的規(guī)律性。同時在有限元工具的基礎上,驗證了切削實驗過程和模擬具有很好的一致性,為以后的深入研究可打下扎實的基礎。
【關鍵詞】：有限元 切削因素 切削力 硬質合金刀片 表面粗糙度 切屑
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG506;TG711
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 選題的來源、背景和意義13-14
• 1.1.1 選題的來源13
• 1.1.2 選題的背景13-14
• 1.1.3 選題的意義14
• 1.2 切削加工中的有限元仿真的歷程及研究14-19
• 1.2.1 有限元方法的發(fā)展歷史14-15
• 1.2.2 ABAQUS有限元軟件的簡介15
• 1.2.3 國內學者對切削過程中的有限元仿真的研究15-18
• 1.2.4 國外學者對切削過程中的有限元仿真的研究18-19
• 1.3 表面質量的研究19-20
• 1.4 切削與被切削材料的選取20-24
• 1.4.1 硬質合金刀片20-23
• 1.4.2 45鋼的切削特性23
• 1.4.3 高溫合金GH4169的切削特性23-24
• 1.5 本文主要內容24-25
• 第二章 切削加工中切削力的影響因素分析與研究25-33
• 2.1 切削力的來源25
• 2.2 切削用量對切削力的影響25-28
• 2.2.1 背吃刀量pa與進給量f對切削力的影響26-27
• 2.2.2 切削速度V對切削力的影響27-28
• 2.3 工件材料及刀具材料對切削力的影響28-29
• 2.3.1 工件材料對切削力的影響28-29
• 2.3.2 刀具材料對切削力的影響29
• 2.4 刀具幾何角度對切削力的影響29-31
• 2.5 積屑瘤對切削力的影響31-32
• 2.6 切削液對切削力的影響32
• 2.7 刀具磨損對切削力的影響32
• 2.8 本章小結32-33
• 第三章 硬質合金刀片切削加工中的實驗研究33-43
• 3.1 切削因素對切削力的影響33-37
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)和實驗條件33-34
• 3.1.2 切削高溫合金GH4169實驗設計34-35
• 3.1.3 切削45鋼的實驗設計35
• 3.1.4 切削高溫合金GH4169的實驗結果與分析35-37
• 3.1.5 切削45鋼的實驗結果與分析37
• 3.2 硬質合金刀片對表面粗糙度的影響37-41
• 3.2.1 實驗條件38
• 3.2.2 實驗裝置及實驗方法38-39
• 3.2.3 實驗結果與分析39-41
• 3.3 本章小結41-43
• 第四章 硬質合金刀片切削45鋼的有限元仿真分析43-61
• 4.1 45鋼切削過程的有限元模型43-50
• 4.1.1 假設條件43
• 4.1.2 材料模型43-50
• 4.2 45鋼切削過程的有限元仿真結果分析50-57
• 4.2.1 切削仿真結果51-56
• 4.2.2 數(shù)據(jù)的分析總結56-57
• 4.3 等效應力和切屑溫度的變化57-58
• 4.4 刀具前角對毛刺影響的切削仿真58-59
• 4.5 本章小結59-61
• 第五章 硬質合金刀片切削高溫合金GH4169鋸齒型切屑形成及仿真分析61-74
• 5.1 切屑的分類61-62
• 5.2 高溫合金GH4169的切削加工性能62-64
• 5.3 高溫合金GH4169鋸齒型切屑形成的機理研究64-67
• 5.3.1 鋸齒型切屑形成機理理論64-65
• 5.3.2 鋸齒型切屑的形成65-67
• 5.4 仿真模型建立67-69
• 5.4.1 模型的建立67-68
• 5.4.2 模型假設條件68
• 5.4.3 工件的參數(shù)68-69
• 5.5 摩擦模型69
• 5.6 熱傳遞模型69-70
• 5.7 結果仿真分析70-73
• 5.7.1 切屑形成和應力分析70-71
• 5.7.2 切削力分析71
• 5.7.3 溫度和應變分析71-73
• 5.8 本章小結73-74
• 第六章 總結與展望74-77
• 6.1 總結74-76
• 6.1.1 硬質合金刀片切削45鋼74-75
• 6.1.2 硬質合金刀片切削高溫合金GH416975-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果82-83
• 致謝83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：1089863