本文關(guān)鍵詞：鑄造冷作模具鋼切削加工性的研究

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【摘要】：國產(chǎn)鑄造模具鋼是汽車覆蓋件模具的常用材料，其采用鑄造成型的方法來替代鍛造。與鍛造相比，鑄造模具鋼成本較低，生產(chǎn)周期短，且可以加工形狀比較復(fù)雜的模具。但其又具有形狀不規(guī)則、難加工、更新?lián)Q代快的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工提出了更高要求。 本文將對(duì)此種鑄造冷作模具鋼材料的切削加工性以及切削機(jī)理進(jìn)行深入的研究，針對(duì)這種材料的退火狀態(tài)進(jìn)行車削以及銑削性能的研究和探討。揭示切削用量等因素對(duì)切削力、刀具磨損量、表面粗糙度和切屑的影響規(guī)律，分析所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尋求合理的切削用量從而改善國產(chǎn)鑄造模具鋼的切削加工性。采用ABAQUS軟件對(duì)金屬切削過程進(jìn)行模擬仿真，從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否。本文主要做了以下研究： 1.采用鑄造的方法制備了冷作模具鋼材料，并進(jìn)行退火、淬火和回火處理，觀察材料的組織性能和硬度大小。研究發(fā)現(xiàn)：其鑄態(tài)組織為馬氏體、殘余奧氏體和夾雜物，洛氏硬度為57HRC；760°C退火處理得到硬度為223HB的細(xì)密球狀碳化物和顆粒狀二次碳化物的組織；隨后1040°C的淬火組織為淬火馬氏體及顆粒碳化物；并進(jìn)行520°C回火處理，得到了回火馬氏體組織。 2.對(duì)退火后的實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行車削加工，通過采用單因素的實(shí)驗(yàn)方法，探討了切削參數(shù)對(duì)切削力、刀具磨損量、表面粗糙度和切屑的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：背吃刀量對(duì)車削力的影響最大，且切削力的三個(gè)分力中，主切削力最大，背向力最小。刀具的磨損形式主要為后刀面磨損，當(dāng)背吃刀量αp和進(jìn)給量f增大時(shí)，刀具磨損隨之變小，但當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速n增加時(shí)，刀具磨損加劇，磨損量變大。從切削參數(shù)的影響程度來看，主軸轉(zhuǎn)速的影響最顯著，背吃刀量αp對(duì)其的影響最弱。工件的表面粗糙度隨著背吃刀量αp和進(jìn)給量f的增大而增大，但當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速n增大時(shí)，情況得到改善。切屑變形系數(shù)Λ隨著背吃刀量αp的增加而減小，隨著進(jìn)給量f的增大而增大，隨著主軸轉(zhuǎn)速n的增加而減小，且主軸轉(zhuǎn)速對(duì)切屑變形系數(shù)Λ的影響最小。 3.對(duì)退火后的實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行銑削加工，研究發(fā)現(xiàn)：表面粗糙度Ra隨著主軸轉(zhuǎn)速n的增大而減小，隨著進(jìn)給速度和背吃刀量αp的增加而增加。背吃刀量的增加會(huì)使切屑的剛性增強(qiáng)，切屑變大；進(jìn)給速度增大時(shí)，切削力和切削溫度增加，切削層變厚，形成卷狀切屑；而主軸轉(zhuǎn)速的增加使第一變形區(qū)的剪切應(yīng)力減小，斷屑變得越來越困難。 4.通過ABAQUS軟件建立有限元切削模型，得到在主軸轉(zhuǎn)速710r/min，進(jìn)給量0.1mm/r，背吃刀量為0.3mm時(shí)的切削力以及切屑。仿真結(jié)果表明：由于仿真時(shí)切削條件為理想切削條件，與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的切削力相比，仿真得到的切削力相對(duì)較小，但相差不大。實(shí)驗(yàn)所得的切屑為破斷弧形切屑與仿真所得的切屑在形狀上是一致的。 本文關(guān)于鑄造冷作模具鋼切削性能的研究，為模具鋼在汽車覆蓋件上的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：鑄造模具鋼 切削加工性 切屑 粗糙度
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 選題意義及背景11-13
• 1.2 鑄造冷作模具鋼切削加工性的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 模具鋼的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 切削加工的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 汽車覆蓋件鑲塊冷作模具鋼切削加工的難點(diǎn)15-16
• 1.4 汽車覆蓋件鑲塊冷作模具鋼切削加工的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 切削加工鑄造模具鋼刀具磨損的研究現(xiàn)狀16
• 1.4.2 切削加工鑄造模具鋼的加工表面完整性的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 有限元的應(yīng)用及發(fā)展17-19
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)試樣的制備和組織性能的分析21-31
• 2.1 材料的制備21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)用鋼的熱處理和組織分析22-27
• 2.2.1 鑄造模具鋼的鑄態(tài)組織及硬度22-23
• 2.2.2 等溫球化退火工藝方案和組織分析23-25
• 2.2.3 淬火回火工藝及組織分析25-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)材料的拉伸試驗(yàn)27-29
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料的抗拉強(qiáng)度28
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)材料的拉伸斷口及其分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 國產(chǎn)鑄造模具鋼車削性能的研究31-53
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備31-32
• 3.2 切削用量的選擇32-33
• 3.3 車削性能實(shí)驗(yàn)33-45
• 3.3.1 切削參數(shù)對(duì)切削力的研究33-38
• 3.3.2 切削參數(shù)對(duì)刀具磨損量的研究38-41
• 3.3.3 切削參數(shù)對(duì)工件表面粗糙度的研究41-45
• 3.4 切屑的研究45-51
• 3.4.1 切屑的類型45-46
• 3.4.2 鑄造模具鋼切屑的特征46-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第4章 國產(chǎn)鑄造模具鋼銑削性能的研究53-61
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料設(shè)備及研究方法53-55
• 4.2 銑削性能實(shí)驗(yàn)55-57
• 4.3 切屑的宏觀形態(tài)57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第5章 國產(chǎn)鑄造模具鋼切削的有限元仿真分析61-69
• 5.1 有限元仿真軟件的介紹61
• 5.2 有限元模型的建立61-64
• 5.3 模具鋼切削過程的有限元仿真結(jié)果與分析64-68
• 5.3.1 切削力對(duì)比64-65
• 5.3.2 切屑形成過程的分析65-68
• 5.3.3 切屑的對(duì)比68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目和獲得的研究成果77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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