發(fā)布時間：2017-10-16 04:01

  本文關鍵詞：超硬材料微坑織構多元融合成型技術及機理研究

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【摘要】：超硬材料具有高硬度和高耐磨性的特點,一般加工方法很難進行加工,特種加工技術是超硬材料加工的有效方法。將電火花技術和超聲加工技術相結合的復合加工技術,可以大幅度的提高加工速度、改善加工質(zhì)量和加工一些難加工材料。以PCD (Polycrystalline Diamond)為代表的超硬材料刀具在高速切削加工領域愈來愈重要,其刃磨技術和刃磨品質(zhì)直接決定著刀具的綜合性能和加工的精度�，F(xiàn)代仿生摩擦學研究表明：具有一定微織構的非光滑表面往往比光滑表面具有更小的摩擦力,合理的微織構能夠起到良好的減摩作用,這為超硬材料刀具的設計提供了新的研究方向。 本文以有限元分析理論和金屬切削理論為基礎,利用DEFORM-3D有限元分析軟件,以Johnson-Coo k模型作為工件材料的流動模型、采用Coulomb摩擦模型、利用Usui磨損模型和更新的Lagrange方法作為切屑分離準側建立6061鋁合金切削有限元模型。選取刀具材料為YG8硬質(zhì)合金和聚晶金剛石(PCD),建立凹坑和溝槽微織構刀具模型,通過對切削過程的有限元模擬,分析了切削過程中的切削力和切削溫度。分析結果表明：在刀具前刀面加工凹坑和溝槽微織構可以減小切削力,降低切削溫度,提高刀具的切削性能。 利用激光加工技術在YG8硬質(zhì)合金以及PCD刀具表面加工了溝槽微織構,并進行表面去除毛刺處理。用微織構刀具在干車削和潤滑的條件下進行切削鋁合金切削實驗,通過對刀具前刀面磨損以及工件表面粗糙度分析表明：在刀具前刀面加工溝槽微織構,可以阻止刀具磨損的擴展。在潤滑的條件下,溝槽織構可以存儲一定的切削液,起到減磨的作用,同時也降低工件表面粗糙速度,提高了刀具的切削質(zhì)量。
【關鍵詞】：超硬材料 微織構 超聲電火花復合加工 DEFPRM-3D
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG66
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 緒論7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 超硬材料刀具研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢7-9
• 1.2.1 超硬材料刀具研究現(xiàn)狀7-8
• 1.2.2 超硬材料刀具發(fā)展趨勢8-9
• 1.3 表面織構研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.1 表面微織構研究現(xiàn)狀及加工技術9-10
• 1.3.2 微織構對刀具性能的影響10-11
• 1.4 復合加工技術研究概況11-14
• 1.4.1 電火花加工技術的產(chǎn)生及特點11
• 1.4.2 超聲加工技術的產(chǎn)生及特點11-13
• 1.4.3 超聲電火花復合加工技術13-14
• 1.5 DEFORM-3D在切削仿真中的應用14
• 1.6 論文研究的主要內(nèi)容14-16
• 2 超聲電火花復合加工技術研究16-25
• 2.1 電火花加工基本原理和機理16-18
• 2.1.1 電火花加工基本原理16-17
• 2.1.2 電火花加工機理17-18
• 2.2 超聲振動對電火花加工影響機理研究18-24
• 2.2.1 超聲振動對放電通道的影響19-20
• 2.2.2 超聲對放電間隙的影響20-22
• 2.2.3 超聲振動對電蝕物排出的影響22-23
• 2.2.4 超聲振動對工件加工表面質(zhì)量的影響23-24
• 2.3 本章小結24-25
• 3 旋轉(zhuǎn)超聲振動輔助電火花加工機床設計25-35
• 3.1 機床總體結構設計25
• 3.2 電火花加工平臺的設計25-28
• 3.2.1 立柱設計26-27
• 3.2.2 工作臺設計27-28
• 3.2.3 工作液槽及夾具設計28
• 3.3 超聲波發(fā)生裝置28-29
• 3.4 超聲波換能器29
• 3.5 超聲波變幅桿29-32
• 3.5.1 變幅桿的材料及性能參數(shù)29-30
• 3.5.2 變幅桿的種類30-31
• 3.5.3 超聲波變幅桿與工具頭整體設計31-32
• 3.6 電火花脈沖電源設計32-34
• 3.6.1 脈沖電源的組成32
• 3.6.2 脈沖電源設計32-34
• 3.7 本章小結34-35
• 4 基于DEFORM-3D微織構刀具切削仿真分析35-48
• 4.1 DEFORM-3D有限元軟件介紹及模擬過程35
• 4.2 DEFORM-3D有限元模擬關鍵技術35-38
• 4.2.1 仿真模型的建立36
• 4.2.2 摩擦磨損模型36-37
• 4.2.3 材料流動應力模型37-38
• 4.3 微織構刀具模型建立及材料選取38-39
• 4.4 模擬參數(shù)設置39-40
• 4.5 微織構刀具切削加工表面殘余應力模擬40-47
• 4.5.1 等效應力場(stress-effective)分析40-43
• 4.5.2 工件溫度場分布43-46
• 4.5.3 切削力分析46-47
• 4.6 本章小結47-48
• 5 不同表面微織構刀具的切削實驗研究48-55
• 5.1 超硬材料微織構刀具的制備48-49
• 5.2 鋁合金切削實驗方案49-50
• 5.2.1 切削實驗設備49
• 5.2.2 工件材料選用49-50
• 5.3 實驗結果分析50-53
• 5.3.1 干切削下前刀面磨損50
• 5.3.2 切削液潤滑下前刀面磨損50-51
• 5.3.3 切削質(zhì)量分析51-53
• 5.4 本章小結53-55
• 6 結論與展望55-56
• 參考文獻56-60
• 申請學位期間的學術成果及發(fā)表的論文60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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本文編號：1040476