本文關(guān)鍵詞：高溫合金鉆削加工特性研究

  更多相關(guān)文章： GH4169高溫合金 鉆削仿真 鉆削軸向力和轉(zhuǎn)矩 切削溫度 切屑形態(tài)

【摘要】：GH4169是綜合性能較好的鎳基高溫合金。它具有較高的屈服強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度、良好的抗熱腐蝕性能、疲勞性能和斷裂韌性,所以在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的中得到了廣泛的應(yīng)用。但GH4169高溫合金又是最難加工的材料之一,切削加工性差,鉆削加工尤為困難。鉆削高溫合金時(shí)出現(xiàn)的切削溫度高、切削力大、排屑困難等問題不僅極大地降低了加工效率、增加了加工成本,也嚴(yán)重阻礙了高溫合金在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。由此可以看出深入研究分析GH4169高溫合金在鉆削過程中的鉆削溫度、鉆削軸向力、扭矩和切屑形態(tài)等加工特性非常必要。為此,本論文在以下幾方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究:首先,在對(duì)麻花鉆后刀面的幾種刃磨方法進(jìn)行闡述后,本文選擇錐面刃磨原理作為建立麻花鉆三維模型的方法。經(jīng)過對(duì)錐面刃磨原理的研究,建立了刃磨參數(shù)和刀具幾何參數(shù)的關(guān)系。最后利用Pro/E進(jìn)行麻花鉆的三維建模,為仿真模型的建立打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次,根據(jù)鉆削加工切削原理,利用Deform-3D仿真軟件,經(jīng)過定義刀具工件材料、分析刀具與切屑的摩擦、定義邊界條件、確定迭代方法和切屑分離準(zhǔn)則、確定步長等步驟完成鉆削仿真的建模。經(jīng)過有限元仿真軟件的后處理分析可以得到不同切削參數(shù)和刀具幾何結(jié)構(gòu)下的鉆削軸向力、轉(zhuǎn)矩、鉆削溫度的數(shù)據(jù)以及切屑的形態(tài)。最后,在加工中心上利用平板壓電式測(cè)力儀進(jìn)行試驗(yàn)研究,對(duì)力的仿真結(jié)果、切屑形態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證再利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修訂。如此對(duì)可得出以下結(jié)論:(1)鉆削軸向力和轉(zhuǎn)矩隨著刀具進(jìn)給量、刀具直徑及頂角的增加而增大,隨刀具轉(zhuǎn)速的變大而減小;當(dāng)螺旋角增大時(shí)軸向力減小,轉(zhuǎn)矩增大;且轉(zhuǎn)速對(duì)軸向力的影響最大。(2)麻花鉆上的鉆削溫度主切削刃上的最高,其次是橫刃,再次是橫刃轉(zhuǎn)點(diǎn)處,且每個(gè)部分的上的溫度也不盡相同。(3)高溫合金的鉆削切屑呈鋸齒形態(tài),且轉(zhuǎn)速對(duì)其影響最大,其次是進(jìn)給量。
【關(guān)鍵詞】：GH4169高溫合金 鉆削仿真 鉆削軸向力和轉(zhuǎn)矩 切削溫度 切屑形態(tài)
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG52
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 高溫合金的概述14-17
• 1.2.1 高溫合金的發(fā)展14-15
• 1.2.2 高溫合金的分類15
• 1.2.3 高溫合金加工研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 GH4169高溫合金材料性能及加工特點(diǎn)17-18
• 1.3.1 GH4169的材料性能17
• 1.3.2 GH4169的鉆削加工特點(diǎn)17-18
• 1.4 高溫合金的鉆削加工18-19
• 1.4.1 鉆削加工概述18
• 1.4.2 鉆削加工特點(diǎn)18-19
• 1.5 鉆削加工的有限元仿真研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第2章 麻花鉆幾何特征研究21-30
• 2.1 麻花鉆的幾何結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2 麻花鉆后刀面刃磨方法22-23
• 2.2.1 錐面刃磨法22
• 2.2.2 螺旋面刃磨法22-23
• 2.2.3 圓柱面刃磨法23
• 2.3 圓錐面后刀面數(shù)學(xué)建模23-24
• 2.4 錐面刃磨參數(shù)和刀具幾何角度的關(guān)系24-28
• 2.4.1 刃磨參數(shù)與橫刃斜角的關(guān)系25
• 2.4.2 刃磨參數(shù)與半頂角的關(guān)系25
• 2.4.3 刃磨參數(shù)與圓周后角的關(guān)系25-26
• 2.4.4 刃磨參數(shù)與刀具角度關(guān)系方程組26-27
• 2.4.5 麻花鉆的三維模型27-28
• 2.5 鉆削高溫合金刀具材料的選擇28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于Deform-3D的鉆削仿真建模30-43
• 3.1 有限元原理概述30-33
• 3.1.1 彈塑性有限元法30-31
• 3.1.2 剛塑性有限元法31-33
• 3.2 Deform-3D軟件介紹33-34
• 3.3 鉆削仿真模型的建立34-42
• 3.3.1 模型的導(dǎo)入和分析方法的選用35
• 3.3.2 材料本構(gòu)模型的選擇35-37
• 3.3.3 分離準(zhǔn)則和刀具磨損模型的設(shè)置37-38
• 3.3.4 迭代方法和變形求解器的設(shè)置38-39
• 3.3.5 刀具接觸區(qū)和邊界條件的設(shè)定39
• 3.3.6 模型大小和網(wǎng)格劃分39-41
• 3.3.7 仿真步長的設(shè)置41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 GH4169鉆削特性的仿真研究43-60
• 4.1 軸向力和轉(zhuǎn)矩的單因素法仿真研究43-46
• 4.2 軸向力和轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果46-48
• 4.3 軸向力的正交分析法48-50
• 4.3.1 極差分析49-50
• 4.4 鉆削溫度的分析50-53
• 4.4.1 切削溫度的分布51-52
• 4.4.2 切削參數(shù)對(duì)鉆削溫度的影響52-53
• 4.5 工件切屑的分析53-58
• 4.5.1 切屑的形成過程53-54
• 4.5.2 切屑的形態(tài)分析54-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第5章 鉆削試驗(yàn)及仿真模型的驗(yàn)證60-72
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>60
• 5.2 試驗(yàn)條件60-64
• 5.2.1 工件材料60-61
• 5.2.2 加工刀具61
• 5.2.3 加工機(jī)床61-62
• 5.2.4 切削力測(cè)量設(shè)備62-64
• 5.3 試驗(yàn)方案64-66
• 5.3.1 單因素試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)64-65
• 5.3.2 正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)65-66
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析66-70
• 5.4.1 切削力與轉(zhuǎn)矩的對(duì)比分析66-68
• 5.4.2 鉆頭磨損區(qū)域的對(duì)比分析68-69
• 5.4.3 加工切屑的對(duì)比分析69-70
• 5.5 切削力公式的修訂70-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果78-79
• 致謝79-80

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