銑削42CrMo模具鋼時刀具磨損研究及銑削參數(shù)優(yōu)化
發(fā)布時間:2021-05-14 08:44
42CrMo模具鋼是一種高強度鋼,廣泛應(yīng)用于模具制造業(yè)。作為一種難加工材料,其在銑削加工過程中存在刀具磨損嚴重、銑削溫度高等缺點,極大制約了其廣泛應(yīng)用。因此,研究42CrMo模具鋼的銑削性能,合理的選擇銑削參數(shù),對提高加工效率、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。本文采用試驗與仿真相結(jié)合的方法,重點研究銑削參數(shù)對銑削加工過程中刀具磨損、銑削溫度的影響規(guī)律,并對銑削參數(shù)進行了優(yōu)化,以期為實際生產(chǎn)提供一定指導(dǎo)。進行銑削正交試驗,通過測量球頭立銑刀的磨損量,得到各銑削參數(shù)對刀具磨損量的影響規(guī)律,基于多元線性回歸法建立刀具磨損量經(jīng)驗?zāi)P?并通過試驗驗證模型的準確性。使用硬質(zhì)合金球頭立銑刀對42CrMo模具鋼進行了三組以銑削速度為變量的單因素銑削磨損試驗,通過SEM和EDS手段觀察了刀具表面的磨損形貌,并對刀具的主要磨損機理類型進行了分析;谟邢拊浖﨑EFORME-3D,建立了模具鋼銑削仿真模型,研究了銑削過程中銑削溫度的分布情況,通過仿真結(jié)果分析了銑削參數(shù)對銑削溫度的影響規(guī)律;诙嘣性回歸法建立了銑削溫度的經(jīng)驗?zāi)P?并檢驗其顯著性。以最長刀具壽命、最大材料去除率和最低銑削溫度為目標函數(shù),建立了銑...
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 42CrMo模具鋼的材料特性
1.3 研究現(xiàn)狀
1.3.1 磨損建模的研究
1.3.2 刀具磨損失效機理的研究
1.3.3 銑削溫度有限元仿真的研究
1.3.4 銑削參數(shù)優(yōu)化的研究
1.4 研究內(nèi)容
第2章 銑削 42CrMo時刀具磨損建模
2.1 銑削試驗方案
2.1.1 試驗因素的確定
2.1.2 刀具磨損量的測量方法
2.1.3 試驗設(shè)備
2.1.4 銑削方式
2.1.5 試驗設(shè)計
2.2 試驗數(shù)據(jù)的處理與分析
2.2.1 試驗數(shù)據(jù)記錄
2.2.2 刀具壽命建模
2.3 經(jīng)驗?zāi)P偷尿炞C
2.4 本章小結(jié)
第3章 刀具磨損失效分析
3.1 刀具磨損基礎(chǔ)理論
3.2 銑削試驗及準備
3.3 試驗結(jié)果與分析
3.3.1 刀具磨損形貌分析
3.3.2 刀具磨損機理類型分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 銑削溫度的有限元研究
4.1 銑削加工有限元模型的建立
4.1.1 幾何模型與其材料屬性
4.1.2 網(wǎng)格的劃分
4.1.3 材料本構(gòu)模型
4.1.4 摩擦模型
4.1.5 切屑分離準則與斷裂準則
4.1.6 磨損模型
4.1.7 熱傳導(dǎo)模型
4.1.8 仿真銑削參數(shù)設(shè)定
4.2 仿真結(jié)果及分析
4.2.1 溫度場分析
4.2.2 極差分析
4.3 銑削溫度的建模
4.3.1 經(jīng)驗?zāi)P偷慕?br> 4.3.2 線性回歸顯著性檢驗
4.4 本章小結(jié)
第5章 銑削參數(shù)優(yōu)化
5.1 優(yōu)化算法的介紹
5.1.1 遺傳算法的原理
5.1.2 Pareto最優(yōu)解理論
5.2 銑削參數(shù)優(yōu)化模型
5.2.1 目標函數(shù)的建立
5.2.2 優(yōu)化變量的選取
5.2.3 約束條件的確定
5.3 優(yōu)化模型的求解與分析
5.3.1 優(yōu)化模型的求解
5.3.2 優(yōu)化結(jié)果的分析
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄
攻讀碩士期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]鈦合金銑削加工刀具磨損有限元預(yù)測分析[J]. 孫玉晶,孫杰,李劍峰. 機械工程學(xué)報. 2016(05)
[2]球頭銑刀銑削斜面的三維有限元仿真研究[J]. 董永旺,趙軍,陳曉曉,郭勝光,李安海. 硬質(zhì)合金. 2012(04)
[3]高速干銑削鈦合金時涂層硬質(zhì)合金刀具磨損機理研究[J]. 李安海,趙軍,羅漢兵,裴志強. 摩擦學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[4]優(yōu)化拉丁方試驗設(shè)計方法及其應(yīng)用[J]. 劉曉路,陳英武,荊顯榮,陳盈果. 國防科技大學(xué)學(xué)報. 2011(05)
[5]面向制造企業(yè)應(yīng)用的切削數(shù)據(jù)庫研究與開發(fā)[J]. 趙明,劉強,彭翀. 制造技術(shù)與機床. 2011(06)
[6]TiAlN涂層刀具高速銑削淬硬模具鋼的磨損規(guī)律[J]. 郭幼丹. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(16)
[7]高速銑削淬硬鋼刀具磨損機理的研究[J]. 查文煒,何寧. 機械設(shè)計與制造. 2008(12)
[8]國內(nèi)外模具鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 丁潔,姜超,陳林. 山西冶金. 2006(02)
[9]我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 陳志明,張海鷗,王桂蘭. 鍛壓技術(shù). 2004(05)
[10]高速切削刀具磨損壽命的研究[J]. 劉戰(zhàn)強,艾興. 工具技術(shù). 2001(12)
博士論文
[1]切削GH4169的相關(guān)機理及高效切削技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D]. 郝兆朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]模具鋼高速球頭銑削加工表面質(zhì)量的研究[D]. 李月恩.山東大學(xué) 2011
[3]鈦合金高速銑削加工機理及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 陳建嶺.山東大學(xué) 2009
碩士論文
[1]基于Deform的CFRP銑削過程仿真、參數(shù)優(yōu)化及試驗研究[D]. 王偉.江蘇大學(xué) 2017
[2]民用大飛機15-5PH不銹鋼銑削工藝研究[D]. 姚敬東.南京理工大學(xué) 2017
[3]高速銑削復(fù)雜型面淬硬鋼模具表面完整性研究[D]. 吳桐.哈爾濱理工大學(xué) 2016
[4]銑削Cr12MoV淬硬鋼的刀具使用壽命研究與銑削參數(shù)優(yōu)化[D]. 王亮.蘇州大學(xué) 2015
[5]42CrMo高強度鋼高速銑削過程中切削力和切削溫度的研究[D]. 劉衣昌.南華大學(xué) 2015
[6]基于鈦合金切削的硬質(zhì)合金球頭銑刀磨損研究[D]. 馮闖.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[7]高速銑削表面粗糙度預(yù)測及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 華崇.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[8]高速銑削3Cr2Mo刀具磨損研究與銑削參數(shù)優(yōu)化[D]. 田廣偉.燕山大學(xué) 2014
[9]H13鋼硬態(tài)銑削過程中的刀具磨損及其對表面完整性的影響[D]. 呂宏剛.山東大學(xué) 2012
[10]TC4鈦合金銑削過程預(yù)測和表面質(zhì)量分析[D]. 彭東彪.天津大學(xué) 2012
本文編號:3185349
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 42CrMo模具鋼的材料特性
1.3 研究現(xiàn)狀
1.3.1 磨損建模的研究
1.3.2 刀具磨損失效機理的研究
1.3.3 銑削溫度有限元仿真的研究
1.3.4 銑削參數(shù)優(yōu)化的研究
1.4 研究內(nèi)容
第2章 銑削 42CrMo時刀具磨損建模
2.1 銑削試驗方案
2.1.1 試驗因素的確定
2.1.2 刀具磨損量的測量方法
2.1.3 試驗設(shè)備
2.1.4 銑削方式
2.1.5 試驗設(shè)計
2.2 試驗數(shù)據(jù)的處理與分析
2.2.1 試驗數(shù)據(jù)記錄
2.2.2 刀具壽命建模
2.3 經(jīng)驗?zāi)P偷尿炞C
2.4 本章小結(jié)
第3章 刀具磨損失效分析
3.1 刀具磨損基礎(chǔ)理論
3.2 銑削試驗及準備
3.3 試驗結(jié)果與分析
3.3.1 刀具磨損形貌分析
3.3.2 刀具磨損機理類型分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 銑削溫度的有限元研究
4.1 銑削加工有限元模型的建立
4.1.1 幾何模型與其材料屬性
4.1.2 網(wǎng)格的劃分
4.1.3 材料本構(gòu)模型
4.1.4 摩擦模型
4.1.5 切屑分離準則與斷裂準則
4.1.6 磨損模型
4.1.7 熱傳導(dǎo)模型
4.1.8 仿真銑削參數(shù)設(shè)定
4.2 仿真結(jié)果及分析
4.2.1 溫度場分析
4.2.2 極差分析
4.3 銑削溫度的建模
4.3.1 經(jīng)驗?zāi)P偷慕?br> 4.3.2 線性回歸顯著性檢驗
4.4 本章小結(jié)
第5章 銑削參數(shù)優(yōu)化
5.1 優(yōu)化算法的介紹
5.1.1 遺傳算法的原理
5.1.2 Pareto最優(yōu)解理論
5.2 銑削參數(shù)優(yōu)化模型
5.2.1 目標函數(shù)的建立
5.2.2 優(yōu)化變量的選取
5.2.3 約束條件的確定
5.3 優(yōu)化模型的求解與分析
5.3.1 優(yōu)化模型的求解
5.3.2 優(yōu)化結(jié)果的分析
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄
攻讀碩士期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]鈦合金銑削加工刀具磨損有限元預(yù)測分析[J]. 孫玉晶,孫杰,李劍峰. 機械工程學(xué)報. 2016(05)
[2]球頭銑刀銑削斜面的三維有限元仿真研究[J]. 董永旺,趙軍,陳曉曉,郭勝光,李安海. 硬質(zhì)合金. 2012(04)
[3]高速干銑削鈦合金時涂層硬質(zhì)合金刀具磨損機理研究[J]. 李安海,趙軍,羅漢兵,裴志強. 摩擦學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[4]優(yōu)化拉丁方試驗設(shè)計方法及其應(yīng)用[J]. 劉曉路,陳英武,荊顯榮,陳盈果. 國防科技大學(xué)學(xué)報. 2011(05)
[5]面向制造企業(yè)應(yīng)用的切削數(shù)據(jù)庫研究與開發(fā)[J]. 趙明,劉強,彭翀. 制造技術(shù)與機床. 2011(06)
[6]TiAlN涂層刀具高速銑削淬硬模具鋼的磨損規(guī)律[J]. 郭幼丹. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(16)
[7]高速銑削淬硬鋼刀具磨損機理的研究[J]. 查文煒,何寧. 機械設(shè)計與制造. 2008(12)
[8]國內(nèi)外模具鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 丁潔,姜超,陳林. 山西冶金. 2006(02)
[9]我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 陳志明,張海鷗,王桂蘭. 鍛壓技術(shù). 2004(05)
[10]高速切削刀具磨損壽命的研究[J]. 劉戰(zhàn)強,艾興. 工具技術(shù). 2001(12)
博士論文
[1]切削GH4169的相關(guān)機理及高效切削技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D]. 郝兆朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]模具鋼高速球頭銑削加工表面質(zhì)量的研究[D]. 李月恩.山東大學(xué) 2011
[3]鈦合金高速銑削加工機理及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 陳建嶺.山東大學(xué) 2009
碩士論文
[1]基于Deform的CFRP銑削過程仿真、參數(shù)優(yōu)化及試驗研究[D]. 王偉.江蘇大學(xué) 2017
[2]民用大飛機15-5PH不銹鋼銑削工藝研究[D]. 姚敬東.南京理工大學(xué) 2017
[3]高速銑削復(fù)雜型面淬硬鋼模具表面完整性研究[D]. 吳桐.哈爾濱理工大學(xué) 2016
[4]銑削Cr12MoV淬硬鋼的刀具使用壽命研究與銑削參數(shù)優(yōu)化[D]. 王亮.蘇州大學(xué) 2015
[5]42CrMo高強度鋼高速銑削過程中切削力和切削溫度的研究[D]. 劉衣昌.南華大學(xué) 2015
[6]基于鈦合金切削的硬質(zhì)合金球頭銑刀磨損研究[D]. 馮闖.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[7]高速銑削表面粗糙度預(yù)測及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 華崇.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[8]高速銑削3Cr2Mo刀具磨損研究與銑削參數(shù)優(yōu)化[D]. 田廣偉.燕山大學(xué) 2014
[9]H13鋼硬態(tài)銑削過程中的刀具磨損及其對表面完整性的影響[D]. 呂宏剛.山東大學(xué) 2012
[10]TC4鈦合金銑削過程預(yù)測和表面質(zhì)量分析[D]. 彭東彪.天津大學(xué) 2012
本文編號:3185349
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