本文關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)度鋼40CrNi2Si2MoVA高速車削機(jī)理及仿真研究

  更多相關(guān)文章： 40CrNi2Si2MoVA鋼 正交切削模型 切屑折斷 有限元仿真

【摘要】：隨著航空航天領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，超高強(qiáng)度鋼40CrNi2Si2MoVA作為一種新的難加工材料被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但由于在切削加工過(guò)程中表現(xiàn)切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴(yán)重、已加工表面質(zhì)量差，切屑難以控制等特點(diǎn)，造成其加工難度大、加工效率低等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)該材料的高效切削加工成為切削加工領(lǐng)域的一個(gè)難題，本文以高速切削理論為基礎(chǔ)，利用試驗(yàn)和有限元仿真相結(jié)合的方法對(duì)超高強(qiáng)度鋼40CrNi2Si2MoVA的切削力、切削溫度及切屑進(jìn)行了研究。 首先，通過(guò)對(duì)切削力、切削溫度的理論分析進(jìn)行了單因素切削實(shí)驗(yàn)，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(duì)切削過(guò)程的影響，，根據(jù)刀具性能及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)建立PCBN刀具切削40CrNi2Si2MoVA鋼的切削力和切削溫度數(shù)學(xué)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(yùn)用數(shù)學(xué)模糊算法優(yōu)化了切削參數(shù)。 其次，在對(duì)超高強(qiáng)度鋼40CrNi2Si2MoVA切屑形態(tài)分析的基礎(chǔ)上，采用硬質(zhì)合金槽型刀具對(duì)40CrNi2Si2MoVA鋼進(jìn)行6種切削速度的斷屑試驗(yàn)，研究了切削參數(shù)對(duì)切屑折斷的影響規(guī)律，建立了切削速度與斷屑點(diǎn)數(shù)、極限進(jìn)給量、極限背吃刀量之間的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)不同切削參數(shù)對(duì)切屑宏觀形態(tài)和微觀形態(tài)的影響了進(jìn)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(qiáng)度鋼40CrNi2Si2MoVA有限元仿真模型，通過(guò)切削力、切削溫度及切屑的仿真結(jié)果與切削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證有限元切削模型的有效性，說(shuō)明仿真模型可以代替部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)對(duì)切屑形成、切削力、切削溫度、應(yīng)力應(yīng)變等數(shù)值的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：40CrNi2Si2MoVA鋼 正交切削模型 切屑折斷 有限元仿真
【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)】：TG51
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題來(lái)源及研究目的和意義11-13
• 1.1.1 課題來(lái)源11
• 1.1.2 課題的研究目的和意義11-13
• 1.2 超高強(qiáng)度鋼 40CrNi2Si2MoVA 概述13-16
• 1.2.1 超高強(qiáng)度鋼 40CrNi2Si2MoVA 的性能及應(yīng)用13-15
• 1.2.2 超高強(qiáng)度鋼 40CrNi2Si2MoVA 的加工性分析15-16
• 1.3 超高強(qiáng)度鋼 40CrNi2Si2MoVA 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 高速切削機(jī)理國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 切削力國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 切削溫度的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.3 切削仿真國(guó)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(yàn)研究21-30
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備及切削條件21-23
• 2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.1.2 切削條件22-23
• 2.2 試驗(yàn)方案及結(jié)果分析23-24
• 2.2.1 試驗(yàn)方案23
• 2.2.2 結(jié)果分析23-24
• 2.3 切削用量對(duì)切削力的影響24-27
• 2.3.1 切削速度對(duì)切削力的影響24-25
• 2.3.2 進(jìn)給量對(duì)切削力的影響25-26
• 2.3.3 背吃刀量對(duì)切削力的影響26-27
• 2.3.4 圓弧半徑對(duì)切削力的影響27
• 2.4 切削用量對(duì)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(yù)測(cè)模型的建立30-44
• 3.1 常用的建模方法和模型簡(jiǎn)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(yù)測(cè)模型的建立33-40
• 3.2.1 正交切削試驗(yàn)設(shè)計(jì)33-35
• 3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果極差分析35-38
• 3.2.3 切削力和切削溫度的回歸預(yù)測(cè)模型38-39
• 3.2.4 線性回歸模型的顯著性檢驗(yàn)39-40
• 3.2.5 回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)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(biāo)函數(shù)的模糊數(shù)學(xué)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(guò)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(yàn)研究46-53
• 4.2.1 試驗(yàn)機(jī)床、刀具及切削參數(shù)46
• 4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析46-49
• 4.2.3 切削速度與斷點(diǎn)數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型49-51
• 4.2.4 切削速度與極限進(jìn)給量之間的數(shù)學(xué)模型51-52
• 4.2.5 切削速度與極限背吃刀量之間的數(shù)學(xué)模型52-53
• 4.3 切屑形態(tài)的試驗(yàn)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(jiǎn)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(guān)鍵技術(shù)60-61
• 5.2 高速車削過(guò)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(shí)驗(yàn)仿真對(duì)比62
• 5.2.3 切削過(guò)程刀具工件應(yīng)力分布62-63
• 5.3 高速車削過(guò)程切削力的仿真分析63-66
• 5.3.1 切削速度對(duì)切削力的影響63-64
• 5.3.2 刀具前角對(duì)切削力的影響64-65
• 5.3.3 刀具后角對(duì)切削力的影響65-66
• 5.4 高速車削過(guò)程切削溫度的仿真分析66-69
• 5.4.1 切削速度對(duì)切削溫度的影響66-67
• 5.4.2 刀具前角對(duì)切削溫度的影響67-68
• 5.4.3 刀具后角對(duì)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(xiàn)71-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：560066