本文關(guān)鍵詞：切削路徑與殘余應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性探討

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【摘要】：熱-力強(qiáng)耦合作用產(chǎn)生的加工殘余應(yīng)力不僅直接影響零件的疲勞壽命、耐腐蝕性等,而且將導(dǎo)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(guān)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(yīng)力的溯源、預(yù)估等極其困難。而實(shí)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(yīng)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(biāo),從切削路徑與加工殘余應(yīng)力分布狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性入手,開展探索性研究工作。針對(duì)切削主要作用區(qū)域?qū)堄鄳?yīng)力影響不明確的問題,建立基于切削作用區(qū)域分解的殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)模型,并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了預(yù)估模型的準(zhǔn)確性；以典型航空航天鋁合金7075-T651為目標(biāo)材料,采用模型分析了其加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生方式以及多深度多層切削對(duì)殘余應(yīng)力分布的影響規(guī)律。建立針對(duì)多銑削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進(jìn)給速度、切削路徑)的正交銑削試驗(yàn),研究不同切削參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)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(duì)柵格已加工平面殘余應(yīng)力的大小和均勻性的影響優(yōu)先順序。針對(duì)切削路徑與殘余應(yīng)力分布狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性問題,本文進(jìn)行了單因素銑削加工和殘余應(yīng)力檢測(cè)實(shí)驗(yàn),分析三種典型路徑下兩個(gè)方向的殘余應(yīng)力幅值的分布規(guī)律,同時(shí)通過對(duì)各應(yīng)力場(chǎng)梯度的分布狀態(tài)的分析比較了不同切削路徑對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)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(duì)改善整體應(yīng)力狀態(tài)方面的優(yōu)勢(shì)。本文建立的殘余應(yīng)力仿真模型提供了一種殘余應(yīng)力的快速預(yù)估方法：運(yùn)用模型進(jìn)行的多層切削加工模擬對(duì)實(shí)際加工時(shí)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(shí)驗(yàn)研究,及針對(duì)切削路徑與殘余應(yīng)力的關(guān)聯(lián)性分析,為實(shí)際零件加工過程中殘余應(yīng)力的改善和控制提供了思路。
【關(guān)鍵詞】：柵格銑削 切削殘余應(yīng)力 切削路徑 切削作用區(qū)域
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(yīng)力的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 試驗(yàn)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(guān)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?jī)?nèi)容17-18
• 1.5.1 課題來源17
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 殘余應(yīng)力形成機(jī)理和切削作用區(qū)域分析18-29
• 2.1 殘余應(yīng)力的定義及分類18
• 2.2 切削加工殘余應(yīng)力形成機(jī)理18-21
• 2.2.1 機(jī)械載荷引起的殘余應(yīng)力18-20
• 2.2.2 熱載荷引起的殘余應(yīng)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(xué)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(xué)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(yīng)力產(chǎn)生的基礎(chǔ)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(yīng)力預(yù)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(gòu)模型31-32
• 3.2.2 材料斷裂準(zhǔn)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(yīng)力仿真計(jì)算及結(jié)果驗(yàn)證34-36
• 3.3.1 殘余應(yīng)力預(yù)估計(jì)算過程34-36
• 3.3.2 模擬方法準(zhǔn)確性比較驗(yàn)證36
• 3.4 鋁合金加工殘余應(yīng)力結(jié)果分析36-40
• 3.4.1 無(wú)切屑模型分析不同刀尖半徑對(duì)殘余應(yīng)力的影響37-39
• 3.4.2 無(wú)犁耕模型分析不同切削厚度對(duì)殘余應(yīng)力的影響39-40
• 3.5 分層切削殘余應(yīng)力分布分析40-44
• 3.5.1 第一層切削計(jì)算結(jié)果分析40-41
• 3.5.2 分層多深度計(jì)算結(jié)果分析41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 基于正交設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)方法45-47
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備45-46
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法46-47
• 4.2 殘余應(yīng)力的檢測(cè)方法47-50
• 4.2.1 X射線衍射法檢測(cè)基本原理47-48
• 4.2.2 殘余應(yīng)力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)48-50
• 4.3 殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)50-52
• 4.4 切削路徑對(duì)殘余應(yīng)力分布的影響度分析52-56
• 4.4.1 不同加工參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)力值的影響分析52-54
• 4.4.2 不同加工參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)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(yīng)力分布狀態(tài)分析58-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容58-59
• 5.2 切削路徑與殘余應(yīng)力分布數(shù)值的關(guān)聯(lián)性分析59-65
• 5.2.1 往復(fù)路徑殘余應(yīng)力結(jié)果分析61-62
• 5.2.2 內(nèi)環(huán)路徑殘余應(yīng)力結(jié)果分析62-64
• 5.2.3 外環(huán)路徑殘余應(yīng)力結(jié)果分析64-65
• 5.3 切削路徑與殘余應(yīng)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(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

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本文編號(hào)：847566