干切削加工技術符合綠色制造理念,順應現(xiàn)代制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢。干切削中少了切削液的使用,這對刀具提出了更高的要求。近年來,在切削刀具表面引入微織構是一種常見而有效的方法。合理的表面織構形態(tài)具有良好的減磨潤滑作用,能有效改善刀具的切削性能并提高刀具的使用壽命。本文利用有限元分析法(FEM)研究了微織構形態(tài)對刀具表面應力分布及刀具切削性能影響規(guī)律,優(yōu)化了刀具的微織構結構參數(shù),并通過試驗驗證了微織構刀具的優(yōu)良切削性能。主要研究內容如下:(1)設計了四種不同形態(tài)的微織構并建立了刀具模型,使用ANSYS有限元軟件對刀具施加載荷后得到Von Mises應力分布,通過比較應力大小和刀刃上的應力集中狀態(tài)選出最佳織構形態(tài),為平行于主切削刃方向的條紋狀織構MT-1。繼續(xù)對該形態(tài)的織構進行優(yōu)化,依次探索了織構邊緣距離切削刃的距離、織構中心間距、織構寬度、織構深度以及織構截面形狀對刀具前刀面應力分布狀況的影響。最終得到基于改善刀具前刀面應力分布狀況的優(yōu)化微織構刀具結構:織構形狀為MT-1,邊緣距離L=100μm、微織構中心間距A=100μm、微織構寬度B=50μm、微織構深度d=25μm,微織構截面形狀為V...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 表面微織構及其應用的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 表面微織構的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微織構刀具的研究現(xiàn)狀
    1.3 有限元仿真技術在金屬切削中的發(fā)展及應用
    1.4 本文主要研究內容
第二章 微織構刀具表面應力狀態(tài)仿真研究
    2.1 線彈性有限元法
        2.1.1 ANASYS有限元軟件
        2.1.2 失效依據(jù)
    2.2 微織構刀具的建模
        2.2.1 刀具材料的設置
        2.2.2 刀具幾何模型的構建與設計
        2.2.3 網格劃分
        2.2.4 邊界條件
        2.2.5 切削力的施加
    2.3 有限元仿真結果分析
        2.3.1 織構形狀對刀具應力的影響
        2.3.2 微織構至切削刃距離對刀具應力的影響
        2.3.3 織構凹槽織構間距對刀具應力的影響
        2.3.4 織構寬度對刀具應力的影響
        2.3.5 織構深度對刀具應力的影響
        2.3.6 織構截面形狀對刀具應力的影響
        2.3.7 微織構尺寸的優(yōu)化設計方案
    2.4 本章小結
第三章 微織構刀具切削性能的仿真研究
    3.1 金屬切削相關理論背景
        3.1.1 切屑
        3.1.2 切削力
        3.1.3 切削溫度
        3.1.4 次生切削現(xiàn)象
    3.2 ABAQUS有限元分析方法
        3.2.1 ABAQUS有限元法基本理論
        3.2.2 ABAQUS二維金屬切削仿真過程
    3.3 切削仿真模型的關鍵
        3.3.1 材料參數(shù)及初始條件
        3.3.2 工件材料的本構模型
        3.3.3 失效模型
        3.3.4 摩擦模型
        3.3.5 網格劃分
        3.3.6 邊界條件及約束
    3.4 微織構幾何尺寸對切削性能的影響
        3.4.1 微織構幾何尺寸對切削力的影響
        3.4.2 微織構幾何尺寸對切削溫度的影響
        3.4.3 微織構幾何尺寸對切屑形態(tài)的影響
    3.5 微織構面積比率對切削性能的影響
        3.5.1 微織構面積比率對切削力的影響
        3.5.2 微織構面積比率對切削溫度的影響
        3.5.3 微織構面積比率對切屑形態(tài)的影響
    3.6 織構截面形狀對切削性能的影響
        3.6.1 微織構截面形狀對切削力的影響
        3.6.2 微織構截面形狀對切削溫度的影響
        3.6.3 微織構截面形狀對切屑形態(tài)的影響
    3.7 本章小結
第四章 優(yōu)化織構刀具的制備及切削試驗
    4.1 微織構刀具試樣的制備
    4.2 試驗方法
    4.3 切削試驗結果及分析
        4.3.1 切削力
        4.3.2 切削溫度
    4.4 本章小結
第五章 總結與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3789667