【摘要】：大型轎車覆蓋件淬硬鋼模具,具有高硬度、難加工的特點,淬硬鋼拼接成整體模具后,由于存在硬度差和切縫間隙,刀具在切削過縫時可視為斷續(xù)切削的狀態(tài),受到頻繁的沖擊引起劇烈的振動,進(jìn)而加大了刀具的磨破損、變形,使拼接區(qū)域表面質(zhì)量難以保證,對于淬硬鋼拼接件尤其是切縫區(qū)域性能的研究成為現(xiàn)今轎車覆蓋件急需解決的難題,因此本文提出和設(shè)計了一種帶偏置倒棱圓弧頭銑刀并針對上述問題進(jìn)行相關(guān)實驗研究。首先通過對帶偏置倒棱圓弧頭銑刀幾何結(jié)構(gòu)以及銑削速度、帶寬和殘留高度的研究,從原理和結(jié)構(gòu)上分析了所設(shè)計刀具的優(yōu)越性。建立了帶偏置倒棱圓弧頭銑刀的幾何模型以及刃線和倒棱面方程,并結(jié)合MATLAB仿真軟件驗證了所建立幾何、刃線模型正確性以及多段圓弧刃線連接區(qū)域的準(zhǔn)確性。然后對銑刀的磨制檢測技術(shù)進(jìn)行研究,結(jié)合磨削工藝給出具體的刀具制造方案,并從機(jī)床和砂輪等方面進(jìn)行分析及優(yōu)選。根據(jù)所設(shè)計刀具的結(jié)構(gòu),將槽型截面分成一定數(shù)量離散曲線,通過對計算出的每一離散曲線的邊界點進(jìn)行擬合控制螺旋槽的形狀,并建立UG仿真系統(tǒng)驗證計算方法的準(zhǔn)確性;利用五軸磨床進(jìn)行磨制,分析磨制過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法,并提出了刀具螺旋角、倒棱角度及寬度、圓心位置、刃線磨削精度的檢測方法。最后設(shè)計了銑削淬硬鋼拼接件實驗,開展了帶偏置倒棱圓弧頭銑刀和球頭銑刀在切削力、刀具磨損和表面質(zhì)量等方面的對比研究。發(fā)現(xiàn)帶偏置倒棱圓弧頭銑刀在硬度拼接間隙處軸、切向力峰值均大于球頭銑刀,但軸向力跳動、切向力突變程度均遠(yuǎn)低于球頭銑刀,具有更高的加工穩(wěn)定性;前刀面出現(xiàn)一定范圍的熱影響區(qū)域,磨損主要集中在倒棱面和后刀面上,有效提高了刀具的抗破損性能;前刀面磨損以氧化、擴(kuò)散磨損為主;后刀面磨損以磨粒磨損和涂層破壞為主,并隨著磨損增加出現(xiàn)氧化、擴(kuò)散等作用機(jī)制;切縫兩端的表面形貌、高度差和擠壓破損區(qū)域等評價指標(biāo)優(yōu)于球頭銑刀,加工表面質(zhì)量更為優(yōu)異。
【圖文】：

本課題來源于：國家自然基金重點項目“轎車覆蓋件用大型淬硬鋼模具高品質(zhì)加工技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”（項目批準(zhǔn)號：51235003）。國家重大科技專項“復(fù)雜數(shù)控刀具創(chuàng)新能力平臺建設(shè)”（課題編號：2012ZX04012021-006）。1.1.2 課題研究背景和意義現(xiàn)今，隨著汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展，對模具的需求越來越大，其中轎車覆蓋件模具鋼材料，屬于典型的高強(qiáng)度、高硬度材料[1]，如圖 1-1 所示。大型轎車覆蓋件模具由多硬度淬硬鋼模具以及帶有不同缺陷的自由型面拼接而成，因此其加工制造難度較大，難以保證加工質(zhì)量和精度，為了保障大型轎車覆蓋件型面具有優(yōu)良的表面質(zhì)量，在加工中需要避免多次更換刀具，盡量使用同一把刀具進(jìn)行加工[2]，大型轎車覆蓋件模具的高速銑削加工已成為世界各國重點研究的關(guān)鍵技術(shù)，，如圖 1-2 所示為轎車覆蓋件分解示意圖，目前我國對于加工多硬度淬硬鋼拼接件產(chǎn)生的刀具振動以及使用壽命不足的問題還沒有提出較完善的解決辦法，嚴(yán)重影響了汽車模具的加工效率和精度，因此對于多硬度淬硬鋼拼接件精密銑削加工技術(shù)的研究迫在眉睫。

本課題來源于：國家自然基金重點項目“轎車覆蓋件用大型淬硬鋼模具高品質(zhì)加工技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”（項目批準(zhǔn)號：51235003）。國家重大科技專項“復(fù)雜數(shù)控刀具創(chuàng)新能力平臺建設(shè)”（課題編號：2012ZX04012021-006）。1.1.2 課題研究背景和意義現(xiàn)今，隨著汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展，對模具的需求越來越大，其中轎車覆蓋件模具鋼材料，屬于典型的高強(qiáng)度、高硬度材料[1]，如圖 1-1 所示。大型轎車覆蓋件模具由多硬度淬硬鋼模具以及帶有不同缺陷的自由型面拼接而成，因此其加工制造難度較大，難以保證加工質(zhì)量和精度，為了保障大型轎車覆蓋件型面具有優(yōu)良的表面質(zhì)量，在加工中需要避免多次更換刀具，盡量使用同一把刀具進(jìn)行加工[2]，大型轎車覆蓋件模具的高速銑削加工已成為世界各國重點研究的關(guān)鍵技術(shù)，如圖 1-2 所示為轎車覆蓋件分解示意圖，目前我國對于加工多硬度淬硬鋼拼接件產(chǎn)生的刀具振動以及使用壽命不足的問題還沒有提出較完善的解決辦法，嚴(yán)重影響了汽車模具的加工效率和精度，因此對于多硬度淬硬鋼拼接件精密銑削加工技術(shù)的研究迫在眉睫。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG714

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉獻(xiàn)禮;姜志鵬;李茂月;丁云鵬;王廣越;劉立佳;;基于殘留高度設(shè)計的模具加工用新型圓角端銑刀[J];機(jī)械工程學(xué)報;2015年05期

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4 文東輝;王揚(yáng)渝;計時鳴;;多硬度拼接淬硬鋼球頭銑削加工的數(shù)值模擬[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報;2011年05期

5 盛耀元;鄭剛;朱利民;;UG二次開發(fā)在三階切觸加工刀位規(guī)劃中的應(yīng)用[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);2011年07期

6 李艷軍;戴曉明;;關(guān)于球頭回轉(zhuǎn)銑刀的凹圓弧形等螺距刃口[J];云南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年04期

7 盛尚雄;吳卓;馬世輝;;S形刃球頭立銑刀的數(shù)學(xué)模型[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2009年04期

8 李艷軍;石留杰;;等螺距圓弧形球頭銑刀刃口曲線的連續(xù)性討論[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

9 李艷軍;臧雨亭;;柱狀球頭回轉(zhuǎn)銑刀的等螺距刃口曲線研究[J];長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)理工卷;2009年02期

10 樊晶明;周后明;周玉梅;唐德文;;模具高速加工中基于灰色理論的材料可切削性評價[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2008年06期

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1 王揚(yáng)渝;多硬度拼接淬硬鋼銑削動力學(xué)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

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2 湯永江;多硬度拼接淬硬鋼球頭銑削有限元仿真及實驗研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：2590359