本文關(guān)鍵詞：刀具磨損對(duì)齒圈加工表面殘余應(yīng)力的影響研究

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【摘要】：車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件因空間約束和工作使命的特殊要求,結(jié)構(gòu)上主要采用薄壁設(shè)計(jì),且加工精度要求高,如行星架、齒圈、外輪轂等。這類(lèi)零件在切削加工過(guò)程中容易受到殘余應(yīng)力的影響而發(fā)生變形,而刀具磨損是切削過(guò)程中影響殘余應(yīng)力的重要因素。因此,研究刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力的影響具有十分重要的意義。本文從齒圈已加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理入手,通過(guò)模型解析、有限元仿真和實(shí)驗(yàn)研究的方法分析了刀具后刀面磨損對(duì)切削力、切削熱以及殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,并驗(yàn)證了仿真的有效性。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:首先,通過(guò)分析已加工表面形成過(guò)程,研究了加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理,認(rèn)為刀具磨損是通過(guò)改變切削過(guò)程中力和熱來(lái)影響已加工表面殘余應(yīng)力的分布;以刀-工接觸面為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)剪切區(qū)、刃口區(qū)和刀-工摩擦磨損區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,建立基于刀具后刀面磨損量的切削力模型;在分析切削過(guò)程中切削熱產(chǎn)生和傳出的基礎(chǔ)上,建立基于刀具后刀面磨損量的刀-工溫度場(chǎng)解析模型,為后續(xù)的切削過(guò)程仿真提供理論指導(dǎo)。其次,在研究切屑分離準(zhǔn)則、刀-屑摩擦模型、工件的材料本構(gòu)關(guān)系模型等理論的基礎(chǔ)上,針對(duì)弱剛度件齒圈的工件材料,應(yīng)用有限元軟件ABAQUS建立齒圈的三維正交切削有限元模型。通過(guò)有限元仿真分析,從金屬切削機(jī)理的角度,分析車(chē)削加工過(guò)程中,不同刀具磨損量條件下,切削力、切削熱以及殘余應(yīng)力的變化規(guī)律。最后,選取特定的刀具后刀面磨損量對(duì)齒圈材料進(jìn)行精車(chē)加工工序,然后利用超聲波法測(cè)試儀檢測(cè)殘余應(yīng)力的方法對(duì)精車(chē)加工后的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量,并與相同磨損量下的仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證正交切削加工二維仿真的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：刀具磨損 齒圈 切削力 切削熱 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG506
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外刀具磨損研究現(xiàn)狀12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 殘余應(yīng)力的定義12-13
• 1.3.2 殘余應(yīng)力的分類(lèi)13-14
• 1.3.3 殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 殘余應(yīng)力有限元模擬研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.5 刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力的影響研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 后刀面磨損下的切削力熱分析21-35
• 2.1 切削加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理21-23
• 2.1.1 已加工表面的形成過(guò)程21-22
• 2.1.2 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理22-23
• 2.2 已加工表面切削力模型23-30
• 2.2.1 剪切區(qū)受力分析24-25
• 2.2.2 刀具后刀面磨損帶受力分析25-26
• 2.2.3 刀具上其它部分受力分析26-29
• 2.2.4 已加工表面切削合力求解29-30
• 2.3 已加工表面刀-工面溫度場(chǎng)模型30-34
• 2.3.1 切削過(guò)程中切削熱的產(chǎn)生和傳出30-31
• 2.3.2 刀-工接觸區(qū)溫度場(chǎng)解析模型31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力的影響仿真研究35-61
• 3.1 有限元仿真的關(guān)鍵技術(shù)35-42
• 3.1.1 工件材料的本構(gòu)方程35-36
• 3.1.2 材料屈服準(zhǔn)則36-38
• 3.1.3 切屑分離準(zhǔn)則38-39
• 3.1.4 材料失效準(zhǔn)則39-40
• 3.1.5 接觸摩擦準(zhǔn)則40-41
• 3.1.6 熱傳導(dǎo)模型41
• 3.1.7 網(wǎng)格的劃分41-42
• 3.2 齒圈切削過(guò)程二維仿真模擬42-47
• 3.2.1 磨損刀具有限元模型的建立42-43
• 3.2.2 正交切削有限元模型的建立43-45
• 3.2.3 齒圈材料參數(shù)的設(shè)定45-46
• 3.2.4 網(wǎng)格的劃分46-47
• 3.3 切削力仿真結(jié)果分析47-49
• 3.3.1 切削力隨時(shí)間的變化規(guī)律47-48
• 3.3.2 切削力與刀具后刀面磨損量的關(guān)系48-49
• 3.4 切削溫度仿真結(jié)果分析49-53
• 3.4.1 切削溫度場(chǎng)分析49-51
• 3.4.2 切削溫度與刀具后刀面磨損量的關(guān)系51-53
• 3.5 殘余應(yīng)力仿真結(jié)果分析53-60
• 3.5.1 仿真過(guò)程應(yīng)力分析53-54
• 3.5.2 仿真加工表面殘余應(yīng)力形成過(guò)程分析54-55
• 3.5.3 機(jī)械應(yīng)力對(duì)殘余應(yīng)力的影響分析55-57
• 3.5.4 熱應(yīng)力對(duì)殘余應(yīng)力的影響分析57-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第4章 齒圈精車(chē)工序殘余應(yīng)力研究61-67
• 4.1 切削加工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)61-62
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>61
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)條件61-62
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程62
• 4.2 殘余應(yīng)力測(cè)量62-64
• 4.2.1 超聲波測(cè)量殘余應(yīng)力儀器62-64
• 4.2.2 殘余應(yīng)力測(cè)量過(guò)程64
• 4.3 等效參數(shù)下仿真結(jié)果對(duì)比分析64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：1109125