本文關鍵詞：切削路徑與殘余應力狀態(tài)的關聯(lián)性探討

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【摘要】：熱-力強耦合作用產(chǎn)生的加工殘余應力不僅直接影響零件的疲勞壽命、耐腐蝕性等,而且將導致零件(如大型薄壁零件)加工精度難以控制,已成為高性能零件加工制造必須考慮的關鍵環(huán)節(jié)。由于受刀具幾何、切削參數(shù)、被加工材料、切削路徑等多因素影響,加工殘余應力的溯源、預估等極其困難。而實際零件工藝規(guī)劃、參數(shù)制定往往沒有考慮加工表面殘余應力的影響。本文以大型薄壁件(如火箭貯箱柵格壁板)高性能加工為目標,從切削路徑與加工殘余應力分布狀態(tài)的關聯(lián)性入手,開展探索性研究工作。針對切削主要作用區(qū)域?qū)堄鄳τ绊懖幻鞔_的問題,建立基于切削作用區(qū)域分解的殘余應力預測模型,并通過與實驗數(shù)據(jù)對比驗證了預估模型的準確性；以典型航空航天鋁合金7075-T651為目標材料,采用模型分析了其加工表面殘余應力的產(chǎn)生方式以及多深度多層切削對殘余應力分布的影響規(guī)律。建立針對多銑削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進給速度、切削路徑)的正交銑削試驗,研究不同切削參數(shù)對表面殘余應力分布的影響規(guī)律；確定切削路徑,相比于其他切削參數(shù),對柵格已加工平面殘余應力的大小和均勻性的影響優(yōu)先順序。針對切削路徑與殘余應力分布狀態(tài)的關聯(lián)性問題,本文進行了單因素銑削加工和殘余應力檢測實驗,分析三種典型路徑下兩個方向的殘余應力幅值的分布規(guī)律,同時通過對各應力場梯度的分布狀態(tài)的分析比較了不同切削路徑對殘余應力場分布均勻性的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)外環(huán)式切削路徑在對改善整體應力狀態(tài)方面的優(yōu)勢。本文建立的殘余應力仿真模型提供了一種殘余應力的快速預估方法：運用模型進行的多層切削加工模擬對實際加工時的分層方法提出了有效的建議；而通過多切削路徑的銑削實驗研究,及針對切削路徑與殘余應力的關聯(lián)性分析,為實際零件加工過程中殘余應力的改善和控制提供了思路。
【關鍵詞】：柵格銑削 切削殘余應力 切削路徑 切削作用區(qū)域
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景與研究意義10-11
• 1.2 殘余應力的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 試驗研究12-13
• 1.2.2 解析建模方法13
• 1.2.3 有限元模擬方法13-14
• 1.3 切削路徑相關研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 面向加工效率的切削路徑規(guī)劃研究14-15
• 1.3.2 面向切削狀態(tài)的切削路徑規(guī)劃研究15-16
• 1.4 目前研究存在的問題16-17
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容17-18
• 1.5.1 課題來源17
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容17-18
• 2 殘余應力形成機理和切削作用區(qū)域分析18-29
• 2.1 殘余應力的定義及分類18
• 2.2 切削加工殘余應力形成機理18-21
• 2.2.1 機械載荷引起的殘余應力18-20
• 2.2.2 熱載荷引起的殘余應力20-21
• 2.3 基本變形區(qū)的載荷分析21-26
• 2.3.1 切屑變形區(qū)的力學分析21-23
• 2.3.2 切屑變形區(qū)的熱載荷分析23-24
• 2.3.3 犁耕作用區(qū)的力學分析24-25
• 2.3.4 犁耕作用區(qū)的熱載荷分析25-26
• 2.4 殘余應力產(chǎn)生的基礎分析26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 3 基于切削作用區(qū)域分解的殘余應力預估29-45
• 3.1 分離式正交切削模型的建立29-31
• 3.2 切削加工的有限元分析31-34
• 3.2.1 材料本構模型31-32
• 3.2.2 材料斷裂準則32-33
• 3.2.3 切削熱模型33
• 3.2.4 摩擦模型33-34
• 3.3 殘余應力仿真計算及結(jié)果驗證34-36
• 3.3.1 殘余應力預估計算過程34-36
• 3.3.2 模擬方法準確性比較驗證36
• 3.4 鋁合金加工殘余應力結(jié)果分析36-40
• 3.4.1 無切屑模型分析不同刀尖半徑對殘余應力的影響37-39
• 3.4.2 無犁耕模型分析不同切削厚度對殘余應力的影響39-40
• 3.5 分層切削殘余應力分布分析40-44
• 3.5.1 第一層切削計算結(jié)果分析40-41
• 3.5.2 分層多深度計算結(jié)果分析41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 基于正交設計的切削路徑影響度分析45-58
• 4.1 切削路徑影響度分析正交實驗方法45-47
• 4.1.1 實驗材料及設備45-46
• 4.1.2 實驗內(nèi)容及方法46-47
• 4.2 殘余應力的檢測方法47-50
• 4.2.1 X射線衍射法檢測基本原理47-48
• 4.2.2 殘余應力檢測實驗48-50
• 4.3 殘余應力分布的實驗結(jié)果統(tǒng)計50-52
• 4.4 切削路徑對殘余應力分布的影響度分析52-56
• 4.4.1 不同加工參數(shù)對表面殘余應力值的影響分析52-54
• 4.4.2 不同加工參數(shù)對表面殘余應力分布的影響分析54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 5 典型切削路徑的殘余應力分布狀態(tài)分析58-69
• 5.1 實驗方法及內(nèi)容58-59
• 5.2 切削路徑與殘余應力分布數(shù)值的關聯(lián)性分析59-65
• 5.2.1 往復路徑殘余應力結(jié)果分析61-62
• 5.2.2 內(nèi)環(huán)路徑殘余應力結(jié)果分析62-64
• 5.2.3 外環(huán)路徑殘余應力結(jié)果分析64-65
• 5.3 切削路徑與殘余應力分布均勻性的分析65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻】

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本文編號：847566