薄壁件具有重量輕、結構復雜、剛性差以及易變形等特點。在航空航天、船舶、汽車等領域應用極為廣泛。但薄壁零件在加工過程中表面容易產生殘余應力,導致前期制坯、中期加工、后期時效均因殘余應力分布和再分布產生嚴重變形,結果帶來幾何尺寸和形位誤差的失控,嚴重時甚至導致產品報廢。為此,如何改善加工過程中刀具與切屑間的摩擦條件,實現工件加工表面殘余應力的正確預測和合理控制對提高產品的加工質量顯得尤為重要。因此,本文擬嘗試以提高刀片表面的光潔度和合理選擇切削參數減小刀具與切屑之間的摩擦系數,達到改善工件表面殘余應力分布的目的。具體利用化學機械拋光(CMP)的方法制備出具有不同表面粗糙度的硬質合金刀片,運用有限元仿真和切削力車削實驗和殘余應力測試實驗等研究方法,獲得刀片表面與切屑之間的摩擦系數;分析刀片表面粗糙度和切削參數對工件表面殘余應力的影響;基于已建立車削殘余應力場開展后續(xù)切削加工變形仿真分析。主要研究工作如下:1)不同表面粗糙度硬質合金刀片的制備。采用CMP多工序流程,分別制備粗拋、粗拋+半精拋、粗拋+半精拋+精拋三組具有不同表面粗糙度的硬質合金刀片,并通過超景深顯微鏡觀測各組刀片表面微觀形貌。2)不同表面粗糙度刀片表面與切屑之間實際摩擦系數的確定。首先開展AdvantEdge有限元切削力仿真實驗獲得不同表面粗糙度刀片在不同切削參數條件下的摩擦力和摩擦系數之間的關系式。再結合切削力車削實驗獲得具有不同表面粗糙度刀片對應切削參數條件下的實際切削摩擦系數。3)不同表面粗糙度刀片和切削參數對車削殘余應力的影響。首先通過AdvantEdge有限元軟件計算獲得不同表面粗糙度刀片和對應切削參數條件的切削工件表面殘余應力值。然后,通過X射線殘余應力測試儀測量已加工工件表面殘余應力值,分析刀片表面粗糙度和切削參數對工件加工表面殘余應力的影響,最后建立工件加工表面殘余應力的經驗計算公式。4)不同表面粗糙度刀片和切削參數對應車削殘余應力的后續(xù)車削變形仿真分析。利用ANSYS Workbench有限元軟件建立薄壁筒件,在表層施加不同表面粗糙度刀片和切削參數對應的表面殘余應力,并借助生死單元技術模擬切削過程,分析不同表面粗糙度刀片和切削參數的車削殘余應力的后續(xù)車削薄壁筒變形的影響。綜上,本文的研究為揭示刀片表面粗糙度和切削參數對薄壁筒車削殘余應力的影響規(guī)律將提供理論參考。
【學位單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG51
【部分圖文】：

而且對工件最外層和次外層的應力大小和分布有了更嚴格的要求。逡逑殘余應力不僅對薄壁類零件的使用壽命有影響，而且對其幾何尺寸的穩(wěn)定性逡逑有重要影響，如圖１．１所不。因此，在加NQR成后，容易受到工件表面和亞表面逡逑殘余應力的影響而導致二次變形［２１。目前對工件表面殘余應力處理的方法有：熱逡逑處理、噴丸、熨平、滾壓等工藝方法，這些方法雖然在一定程度上可以控制表面逡逑殘余應力，但是這些方法存在一定的缺陷，會使工件表面容易硬化，降低零件在逡逑工作狀態(tài)中的沖擊韌性，而且完成這些工藝的設備購置和維修費用比較昂貴。逡逑暴＾逡逑圖１．１薄壁筒零件逡逑化學機械拋光（Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａ丨Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，邋ＣＭＰ）在精密加工和表面平坦逡逑化處理方面被廣泛的應用，主要是其具有加工表面質量好、表面缺陷慨率低、無逡逑表面／亞表面損傷、小表面殘余應力和應用成本低等優(yōu)良特點。因此，采用ＣＭＰ逡逑拋光的方法對硬質合金刀片表面進行預處理

２．２．１邋ＣＭＰ拋光的影響因素逡逑化學機械拋光（ＣＭＰ）是一個多輸入變量的動態(tài)過程１５８＿５９］。影響ＣＭＰb斯庵叔義狹康鬧饕蛩賾校號墜庖�、艍嬧材料、艍嬧机簣F墜獾嫻齲繽跡玻菜盡ｅ義暇齠ㄅ墜庵柿康墓ひ詹問饕校號墜庋沽�、艍嬸}奔�、艍嬧盘转速簣F墜忮義弦毫髁康�。艍嬧材料的去除率簣F墜獗礱嬤柿扛ひ詹問難∪∠⑾⑾喙亍３ゅ義弦詹問醞�，艍嬧垫也是影响艍嫃T屎團墜庵柿康耐鴕蛩�，艍嬧蝌的讬┋结辶x瞎埂⑽錮硤匭院托拚奔溆敕竭薊岫耘墜庵剩剩常翰跋�。b斯庖旱幕С煞質清義嫌跋炫墜庵柿孔鈧匾囊蛩刂�，不Q嫷吶墜庖撼煞鄭墜庵柿亢托室不岱⑸義喜煌煌ǘ鵲吶墜庖憾詁斯庵柿康撓跋煲泊嫠煌�，高浓度情眶湐n饕清義匣ё饔謎賈韉甲饔茫團ǘ惹榭魷攏饕腔底饔謎賈韉甲饔謾ｅ義纖�，在ＣＭＰ艍嬧过秤懶，艍嬧液的葛嬧Q糶允怯跋旎в牖盜秸唏詈襄義锨榭齙鬧匾蛩亍斯庖褐懈鞒煞值淖饔糜校海保┡墜飩櫓剩褐饕齠ㄅ墜庖旱膩義險掣叫院湍チ５睦肷⒊潭齲唬玻╁澹穡鵲鶻詡粒閡蠆煌吶墜獠牧閑枰吶墜饣肪巢誨義賢校鵲鶻詡林饕鶻諗墜庖旱乃峒疃齲唬常┗菏醇粒褐饕饔夢種票慌墜獠膩義狹顯諗墜庖褐泄雀�，不能达的_墜庵柿康男棖�；４）磨料：磨料的大小簣Fㄥ義隙戎饕齠ㄅ墜獠牧系吶墜庵柿亢腿コ省Ｓ紗絲杉

本文編號：2826499