發(fā)布時(shí)間：2017-12-05 03:17

  本文關(guān)鍵詞：微型車(chē)刀抗磨損表面仿生微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：高速金屬切削時(shí),微型車(chē)刀的前、后刀面要與切屑及材料表面之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦,引起車(chē)刀磨損,降低工件加工質(zhì)量。大量研究表明,微結(jié)構(gòu)具有改善摩擦副之間的摩擦性能、減小表面粘結(jié)磨損、增強(qiáng)表面潤(rùn)滑及提升承載力等作用。這為在微型車(chē)刀前刀面置入微結(jié)構(gòu)提供了新的研究方向。本文基于仿生學(xué)原理,通過(guò)建立了蜣螂、鯊魚(yú)體表微結(jié)構(gòu)仿生數(shù)學(xué)模型,分析了微孔、微溝槽的減摩抗磨機(jī)理。運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件在微型車(chē)刀前刀面上設(shè)計(jì)出五種微孔結(jié)構(gòu)、三種微溝槽結(jié)構(gòu)。運(yùn)用有限元仿真分析軟件,進(jìn)行了上述微結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)及金屬車(chē)削動(dòng)態(tài)仿真分析。對(duì)比刀尖Mises應(yīng)力分布、主切削力、刀具最高溫度和刀具磨損量四個(gè)參數(shù)仿真結(jié)果,確定最終的微型車(chē)刀表面的微孔、微溝槽設(shè)計(jì)。此外,通過(guò)改變微孔直徑大小,用Deform-3D分析出刀具表面的最優(yōu)孔徑參數(shù)。最后,通過(guò)高速縱切微車(chē)削試驗(yàn),對(duì)比仿真結(jié)果,驗(yàn)證了刀具表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的真實(shí)性、可靠性。研究結(jié)果表明:刀具表面微孔設(shè)計(jì)中,直徑為0.11mm的4個(gè)微孔為最優(yōu)解,主切削力與無(wú)織構(gòu)刀具相比降低28.5%。微溝槽結(jié)構(gòu)中,平行于切削刃的微溝槽較佳,主切削力降低26%。兩種微結(jié)構(gòu)都對(duì)提高刀具的抗磨性及使用壽命的作用。仿真與切削實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)表明,微孔比微溝槽結(jié)構(gòu)抗磨效果更好。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG51;TG711

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本文編號(hào)：1253372