鈦合金因其優(yōu)異的物理和機械性能而受到越來越高的重視,被廣泛的應(yīng)用于航空航天工業(yè),用來制造飛機發(fā)動機、機體和各種高速結(jié)構(gòu)件,被稱為高性能戰(zhàn)略金屬材料。然而,由于其彈性模量小、導(dǎo)熱系數(shù)低和化學(xué)活性高等特點,使其成為一種典型的難加工材料。在其切削加工過程中,切削區(qū)域會產(chǎn)生很高的切削溫度,導(dǎo)致加工效率低、刀具磨損快。硬質(zhì)合金刀具因其優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用于鈦合金加工。然而,硬質(zhì)合金刀具的磨損是個突出的問題。嚴重的刀具磨損對加工效率和質(zhì)量有較大的影響,而目前尚缺乏鈦合金加工刀具壽命預(yù)測的有效模型和方法。因此,建立一個能準確預(yù)測刀具磨損量、監(jiān)測刀具磨損狀態(tài)的模型已成為鈦合金加工研究領(lǐng)域值得關(guān)注的課題。本文以硬質(zhì)合金刀具車削鈦合金TC4為例,研究切削過程中刀具在熱力耦合作用下的磨損特征和規(guī)律。從理論上分析了切削過程中的切削原理和切屑成形規(guī)律,研究了刀具的磨損形式、磨損過程和磨損機理。分別構(gòu)建了單個磨損機理作用下和綜合考慮磨粒、粘結(jié)和擴散磨損機理作用下的硬質(zhì)合金刀具磨損模型,揭示了基于溫度效應(yīng)的刀具失效機理。在此基礎(chǔ)上,利用有限元軟件ABAQUS的二次開發(fā)技術(shù)進行了刀具磨損的預(yù)測研究,分析了切削用量參... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 鈦合金的材料特性和加工特性
        1.1.1 鈦合金TC4的材料性能
        1.1.2 鈦合金TC4的切削加工特點
    1.2 鈦合金加工刀具研究現(xiàn)狀
    1.3 硬質(zhì)合金刀具磨損機理及磨損模型研究現(xiàn)狀
    1.4 切削加工過程有限元模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 有限元技術(shù)在金屬切削加工中的應(yīng)用
        1.4.2 有限元軟件ABAQUS簡介
    1.5 論文的提出、研究內(nèi)容及總體框架
        1.5.1 論文的提出
        1.5.2 論文的研究內(nèi)容及總體框架
2 硬質(zhì)合金刀具磨損機理及磨損數(shù)學(xué)模型的建立
    2.1 切削原理及切屑成形
    2.2 刀具磨損形式
    2.3 刀具磨損過程
    2.4 刀具磨損機理分析
    2.5 硬質(zhì)合金刀具磨損數(shù)學(xué)模型的建立
    2.6 本章小結(jié)
3 刀具磨損有限元仿真模型建立及驗證
    3.1 切削過程有限元仿真方法
    3.2 有限元仿真關(guān)鍵技術(shù)
        3.2.1 材料本構(gòu)模型
        3.2.2 刀-屑間的摩擦模型
        3.2.3 材料斷裂準則
    3.3 ABAQUS軟件的二次開發(fā)
        3.3.1 ABAQUS軟件二次開發(fā)語言介紹
        3.3.2 基于Python的ABAQUS二次開發(fā)原理
    3.4 刀具磨損計算子程序設(shè)計
        3.4.1 接觸應(yīng)力
        3.4.2 刀具溫度
        3.4.3 刀具滑動速度
        3.4.4 刀具形貌更新
    3.5 刀具磨損二維切削仿真模型建立
        3.5.1 仿真模型建立
        3.5.2 刀具磨損仿真結(jié)果分析
    3.6 實驗設(shè)計及磨損仿真結(jié)果驗證
        3.6.1 試驗條件及試驗方法
        3.6.2 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比分析
    3.7 本章小結(jié)
4 切削用量參數(shù)及刀具磨損對切削過程的影響
    4.1 切削用量對切削力和切削溫度的影響
        4.1.1 切削用量對切削力的影響
        4.1.2 切削用量對切削溫度的影響
    4.2 刀具磨損對切削過程的影響
        4.2.1 刀具磨損對切削溫度的影響
        4.2.2 刀具磨損對切削力的影響
        4.2.3 刀具磨損對刀具應(yīng)力的影響
        4.2.4 刀具磨損對工件已加工表面殘余應(yīng)力的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于AGA-GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具壽命預(yù)測研究[J]. 李浩平,歐陽俊,謝雪媛.  三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(06)
[2]基于Simulink反饋方法的鈦合金銑削刀具磨損預(yù)測[J]. 丁寶洋,白倩,劉具龍,張璧.  機械工程學(xué)報. 2019(11)
[3]航空難加工材料超聲振動輔助切削技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 向業(yè),許磊,廖鵬飛,舒嶸,李衛(wèi)生,路冬.  工具技術(shù). 2018(08)
[4]航空航天緊固件用鈦合金材料綜述[J]. 李蒙,鳳偉中,關(guān)蕾,王新,張永強,王儉.  有色金屬材料與工程. 2018(04)
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[6]內(nèi)冷車刀設(shè)計的結(jié)構(gòu)和熱復(fù)合分析方法及應(yīng)用[J]. 李天箭,劉文博,吳濤.  計算機集成制造系統(tǒng). 2018(04)
[7]基于ABAQUS的帶狀切屑有限元仿真研究[J]. 張嘉嘉,王大中.  輕工機械. 2017(01)
[8]PCBN刀具磨損對切削過程影響的有限元仿真研究[J]. 張佳奕.  工具技術(shù). 2017(01)
[9]鈦合金Ti6Al4V高速銑削三維有限元仿真分析[J]. 陳國三,黃曉華,陳龍高,董松江,馮暢,王立.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2016(04)
[10]鈦合金銑削加工刀具磨損有限元預(yù)測分析[J]. 孫玉晶,孫杰,李劍峰.  機械工程學(xué)報. 2016(05)

博士論文
[1]鈦合金銑削加工過程參量建模及刀具磨損狀態(tài)預(yù)測[D]. 孫玉晶.山東大學(xué) 2014
[2]鈦合金高速銑削加工機理及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 陳建嶺.山東大學(xué) 2009

碩士論文
[1]硬質(zhì)合金刀具切削鈦合金刀具磨損機理的試驗研究[D]. 王琳琳.沈陽理工大學(xué) 2013
[2]鈦合金切削加工中刀具與工件性能匹配的研究[D]. 石磊.山東大學(xué) 2007



本文編號：3536811