本文關(guān)鍵詞：高速銑削模具鋼溫度場(chǎng)與表面完整性研究

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【摘要】：模具作為工業(yè)生產(chǎn)中的主要工藝裝備,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車等大支柱產(chǎn)業(yè)中。模具鋼是用來(lái)生產(chǎn)制造模具的主要鋼材,高速加工模具鋼不再單純追求高去除率,更關(guān)注高速條件下高表面加工質(zhì)量、高加工精度的研究。因此,深入研究高速銑削模具鋼時(shí)溫度場(chǎng)和表面完整性的分布情況,提高其銑削加工質(zhì)量具有重要意義。本文針對(duì)高速銑削溫度場(chǎng)和表面完整性的分布情況進(jìn)行了研究。從系統(tǒng)熱傳導(dǎo)通用方程出發(fā),充分考慮實(shí)際高速銑削過(guò)程中銑削熱的傳導(dǎo)方式、刀具與空氣介質(zhì)的熱對(duì)流作用以及熱流強(qiáng)度邊界條件,建立了高速銑削瞬態(tài)溫度場(chǎng)的熱傳導(dǎo)模型,基于加權(quán)余量法,將溫度場(chǎng)模型的微分形式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的積分泛函方程形式,提出一種具有一定精度近似解的計(jì)算方法,得到以等時(shí)間間隔下的銑削系統(tǒng)內(nèi)空間微元的瞬態(tài)溫度響應(yīng)量。針對(duì)實(shí)際高速銑削模具鋼的特點(diǎn),提出了更加符合實(shí)際加工需求的切屑分離準(zhǔn)則。通過(guò)建立的三維有限元模型,對(duì)相同銑削參數(shù)下不同銑削軌跡進(jìn)行仿真,分析銑削力變化規(guī)律,得到了以表面粗糙度為目標(biāo)的曲面銑削行距的算法�；趦�(yōu)選后的銑削軌跡,結(jié)合銑削仿真與銑削實(shí)驗(yàn),對(duì)表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力和表面加工硬化進(jìn)行研究,定量的分析了工藝參數(shù)對(duì)表面完整性的作用規(guī)律,并揭示其形成的物理本質(zhì)。最后,利用Matlab-GUI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),以建立的高速銑削溫度場(chǎng)模型和表面完整性分布規(guī)律為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)了高速銑削模具鋼仿真系統(tǒng)。本文通過(guò)理論研究與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)高速銑削表面完整性和溫度場(chǎng)進(jìn)行了深入的研究,減少了高速銑削加工的試切費(fèi)用,提高工件表面質(zhì)量。使得高速銑削高精度的優(yōu)點(diǎn)得到了充分發(fā)揮,獲得了更加廣泛的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：高速銑削 溫度場(chǎng) 表面完整性 銑削仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 高速銑削溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 表面完整性控制的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 目前研究中存在的問(wèn)題與不足13
• 1.3 課題來(lái)源和研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 高速銑削溫度場(chǎng)建模15-24
• 2.1 高速銑削溫度場(chǎng)的熱傳導(dǎo)模型建立15-19
• 2.1.1 系統(tǒng)溫度場(chǎng)通用方程15-16
• 2.1.2 基于能量守恒原理的溫度場(chǎng)微分方程的建立16-19
• 2.2 基于加權(quán)余量法的銑削溫度場(chǎng)積分泛函求解19-20
• 2.3 高速銑削溫度場(chǎng)模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證20-22
• 2.3.1 溫度場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案20-22
• 2.3.2 溫度場(chǎng)解析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第3章 高速銑削仿真分析24-37
• 3.1 高速銑削仿真的關(guān)鍵問(wèn)題24-26
• 3.1.1 本構(gòu)模型24
• 3.1.2 刀具的磨損模型24-25
• 3.1.3 切屑分離準(zhǔn)則25-26
• 3.2 基于Advant Edge FEM高速銑削有限元仿真過(guò)程26-27
• 3.3 基于Advant Edge FEM的高速銑削軌跡優(yōu)選27-33
• 3.3.1 三維仿真模型建立27-28
• 3.3.2 刀具運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)置28-30
• 3.3.3 銑削曲面時(shí)行距的確定算法30-31
• 3.3.4 高速銑削軌跡優(yōu)選31-33
• 3.4 優(yōu)選銑削軌跡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證33-36
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)條件33-34
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)方案34
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比及分析34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 高速銑削模具鋼表面完整性研究37-54
• 4.1 高速銑削模具鋼的表面粗糙度研究37-41
• 4.1.1 銑削加工的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)37
• 4.1.2 銑削加工實(shí)驗(yàn)方案37-39
• 4.1.3 表面粗糙度影響分析39-41
• 4.2 高速銑削模具鋼的表面殘余應(yīng)力研究41-46
• 4.2.1 表面殘余應(yīng)力的試驗(yàn)設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.2 工藝參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)力分布的影響43-46
• 4.3 高速銑削模具鋼的表面加工硬化研究46-50
• 4.3.1 表面加工硬化的形成機(jī)理46-47
• 4.3.2 工藝參數(shù)對(duì)表面加工硬化程度的影響47-50
• 4.4 表面層SEM掃描測(cè)試50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第5章 高速銑削溫度及表面完整性仿真系統(tǒng)研究54-59
• 5.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)54
• 5.2 系統(tǒng)運(yùn)行54-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-64
• 致謝64

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