本文關鍵詞：超高強度鋼40CrNi2Si2MoVA高速車削機理及仿真研究

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【摘要】：隨著航空航天領域的迅猛發(fā)展，超高強度鋼40CrNi2Si2MoVA作為一種新的難加工材料被廣泛應用于航空航天領域，但由于在切削加工過程中表現(xiàn)切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴重、已加工表面質(zhì)量差，切屑難以控制等特點，造成其加工難度大、加工效率低等問題，嚴重制約了其在航空航天領域的應用和發(fā)展，實現(xiàn)該材料的高效切削加工成為切削加工領域的一個難題，本文以高速切削理論為基礎，利用試驗和有限元仿真相結(jié)合的方法對超高強度鋼40CrNi2Si2MoVA的切削力、切削溫度及切屑進行了研究。 首先，通過對切削力、切削溫度的理論分析進行了單因素切削實驗，研究硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、PCBN刀具在不同切削參數(shù)下對切削過程的影響，，根據(jù)刀具性能及實驗數(shù)據(jù)的對比，選用PCBN刀具分別研究了其切削用量三要素及刀具圓弧半徑對切削力、切削溫度的影響規(guī)律。采用三因素四水平正交切削實驗建立PCBN刀具切削40CrNi2Si2MoVA鋼的切削力和切削溫度數(shù)學模型，利用極差分析的方法觀察了切削參數(shù)影響切削力、切削溫度的主次因素，最后運用數(shù)學模糊算法優(yōu)化了切削參數(shù)。 其次，在對超高強度鋼40CrNi2Si2MoVA切屑形態(tài)分析的基礎上，采用硬質(zhì)合金槽型刀具對40CrNi2Si2MoVA鋼進行6種切削速度的斷屑試驗，研究了切削參數(shù)對切屑折斷的影響規(guī)律，建立了切削速度與斷屑點數(shù)、極限進給量、極限背吃刀量之間的數(shù)學模型，并對不同切削參數(shù)對切屑宏觀形態(tài)和微觀形態(tài)的影響了進行分析，總結(jié)了影響切屑折斷的因素及控制方法。 最后，利用Advantedged有限元分析軟件建立PCBN刀具切削超高強度鋼40CrNi2Si2MoVA有限元仿真模型，通過切削力、切削溫度及切屑的仿真結(jié)果與切削實驗數(shù)據(jù)進行比較，驗證有限元切削模型的有效性，說明仿真模型可以代替部分實驗進一步分析刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)對切屑形成、切削力、切削溫度、應力應變等數(shù)值的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：40CrNi2Si2MoVA鋼 正交切削模型 切屑折斷 有限元仿真
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG51
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題來源及研究目的和意義11-13
• 1.1.1 課題來源11
• 1.1.2 課題的研究目的和意義11-13
• 1.2 超高強度鋼 40CrNi2Si2MoVA 概述13-16
• 1.2.1 超高強度鋼 40CrNi2Si2MoVA 的性能及應用13-15
• 1.2.2 超高強度鋼 40CrNi2Si2MoVA 的加工性分析15-16
• 1.3 超高強度鋼 40CrNi2Si2MoVA 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 高速切削機理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 切削力國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 切削溫度的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.3 切削仿真國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19
• 1.5 本文的主要內(nèi)容19-21
• 第2章 高速車削 40CrNi2Si2MoVA 鋼切削力和切削溫度的試驗研究21-30
• 2.1 試驗設備及切削條件21-23
• 2.1.1 試驗設備21-22
• 2.1.2 切削條件22-23
• 2.2 試驗方案及結(jié)果分析23-24
• 2.2.1 試驗方案23
• 2.2.2 結(jié)果分析23-24
• 2.3 切削用量對切削力的影響24-27
• 2.3.1 切削速度對切削力的影響24-25
• 2.3.2 進給量對切削力的影響25-26
• 2.3.3 背吃刀量對切削力的影響26-27
• 2.3.4 圓弧半徑對切削力的影響27
• 2.4 切削用量對切削溫度的影響27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 高速車削 40CrNi2Si2MoVA 鋼切削力和切削溫度預測模型的建立30-44
• 3.1 常用的建模方法和模型簡介30-33
• 3.1.1 切削建模的方法和意義30-31
• 3.1.2 切削模型的理論分析31-33
• 3.2 切削力和切削溫度預測模型的建立33-40
• 3.2.1 正交切削試驗設計33-35
• 3.2.2 試驗結(jié)果極差分析35-38
• 3.2.3 切削力和切削溫度的回歸預測模型38-39
• 3.2.4 線性回歸模型的顯著性檢驗39-40
• 3.2.5 回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗40
• 3.3 切削力和切削溫度模型的參數(shù)優(yōu)化40-42
• 3.3.1 多目標函數(shù)的模糊數(shù)學求解方法40-41
• 3.3.2 切削參數(shù)優(yōu)化41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 高速車削 40CrNi2Si2MoVA 鋼切屑折斷性能的研究44-59
• 4.1 高速切削切屑的形成過程44-46
• 4.1.1 高速切削切屑的形成44-45
• 4.1.2 高速切削切屑的類型45-46
• 4.2 高速切削斷屑試驗研究46-53
• 4.2.1 試驗機床、刀具及切削參數(shù)46
• 4.2.2 試驗結(jié)果及分析46-49
• 4.2.3 切削速度與斷點數(shù)之間的數(shù)學模型49-51
• 4.2.4 切削速度與極限進給量之間的數(shù)學模型51-52
• 4.2.5 切削速度與極限背吃刀量之間的數(shù)學模型52-53
• 4.3 切屑形態(tài)的試驗研究53-56
• 4.3.1 切屑的宏觀形態(tài)分析53-55
• 4.3.2 切屑的微觀形態(tài)分析55-56
• 4.4 切屑控制56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 高速車削 40CrNi2Si2MoVA 鋼仿真模型的建立及分析59-70
• 5.1 有限元仿真軟件簡介59-61
• 5.1.1 有限元分析方法的基本思想59-60
• 5.1.2 有限元分析方法的關鍵技術60-61
• 5.2 高速車削過程的仿真結(jié)果分析61-63
• 5.2.1 有限元仿真模型的建立61-62
• 5.2.2 切屑形態(tài)的實驗仿真對比62
• 5.2.3 切削過程刀具工件應力分布62-63
• 5.3 高速車削過程切削力的仿真分析63-66
• 5.3.1 切削速度對切削力的影響63-64
• 5.3.2 刀具前角對切削力的影響64-65
• 5.3.3 刀具后角對切削力的影響65-66
• 5.4 高速車削過程切削溫度的仿真分析66-69
• 5.4.1 切削速度對切削溫度的影響66-67
• 5.4.2 刀具前角對切削溫度的影響67-68
• 5.4.3 刀具后角對切削溫度的影響68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75

【參考文獻】

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本文編號：560066