本文關(guān)鍵詞：機床床身殘余應(yīng)力檢測及振動時效研究與評價

  更多相關(guān)文章： 鑄造殘余應(yīng)力 盲孔法 釋放系數(shù) 有限元 振動時效

【摘要】：鑄造殘余應(yīng)力是導(dǎo)致機床基礎(chǔ)大件變形和整機加工精度降低的重要原因,也是導(dǎo)致機床整機的精度保持性降低的重要原因。機床大型鑄件殘余應(yīng)力的檢測和消除方法一直是整個機床行業(yè)比較關(guān)心的問題,因此如何檢測和消除鑄件的殘余應(yīng)力成為了機械制造技術(shù)中的一個重要的研究領(lǐng)域。鑄件殘余應(yīng)力的檢測為振動時效工藝參數(shù)的選擇提供有力的依據(jù)。然而,盲孔法檢測殘余應(yīng)力中有兩個比較重要的試驗參數(shù)——應(yīng)變釋放系數(shù)A、B。本文對昆明機床股份有限公司廣泛使用的HT300材料釋放系數(shù)進行研究,給出應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的準(zhǔn)確值,以及其在不同拉應(yīng)力作用下的變化趨勢。研究表明：(1)昆明機床股份有限公司所生產(chǎn)的HT300材料的彈性模量和泊松比分別為198GPa、0.28。(2)對HT300材料釋放系數(shù)進行分級加載標(biāo)定,HT300應(yīng)變釋放系數(shù)中A值有較小幅度的增加,在后續(xù)的加載過程中,其值隨著載荷的增加逐漸減小；而應(yīng)力釋放系數(shù)B則隨著載荷F的增大而逐漸減小。(3)貼片和鉆孔偏差引入的試驗誤差隨拉應(yīng)力的增加而不斷被放大。采用盲孔法對機床床身重要工作表面導(dǎo)軌面的殘余應(yīng)力進行檢測。測量結(jié)果表明：兩條導(dǎo)軌面的殘余應(yīng)力分布離散,導(dǎo)軌面上各個測點殘余應(yīng)力值相對較大,其中有18個測量位置的殘余應(yīng)力值超過了100MPa；且各點的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力均為正值。證明：在鑄造過程中,床身的導(dǎo)軌面產(chǎn)生了較大的殘余應(yīng)力,導(dǎo)軌面大部分位置的應(yīng)力狀態(tài)均為拉應(yīng)力狀態(tài),對于鑄鐵類脆性材料零件,拉應(yīng)力容易對鑄件產(chǎn)生不利的影響。在此基礎(chǔ)上,本文將通過有限元模擬和振動時效試驗得到床身鑄件最佳的振動時效工藝參數(shù),并采用盲孔法對時效前后殘余應(yīng)力進行檢測。研究表明：根據(jù)機床床身的模態(tài)分析結(jié)果確定了振動時效工藝的支撐點和激振點的位置：支撐點的位置在距離頭0.6m和距離床尾0.7m處。激振點位于床頭位置。由諧響應(yīng)分析結(jié)果可得：激振力為40KN,激振頻率為55Hz；根據(jù)床身的質(zhì)量大小選擇激振時間為40分鐘。應(yīng)用該組時效參數(shù)對床身進行振動時效試驗,由試驗結(jié)果可知：振動時效后,導(dǎo)軌面上大部分測量點殘余應(yīng)力均減小了,整體應(yīng)力水平的帶寬變窄,振動時效后殘余應(yīng)力趨于均化。多數(shù)測量位置的應(yīng)力狀態(tài)由振動時效前的拉應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)檎駝訒r效后的壓應(yīng)力狀態(tài),拉應(yīng)力對鑄鐵等脆性材料零件是有害的,而壓應(yīng)力對鑄鐵材料零件是有利的,因此,振動時效后鑄件的整體性能得到了提升。振動時效試驗過程中,有三個加速度-時間曲線在(30-70)mm/s2。證明該組時效參數(shù)對殘余應(yīng)力消除有較好的效果。
【關(guān)鍵詞】：鑄造殘余應(yīng)力 盲孔法 釋放系數(shù) 有限元 振動時效
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG502
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 課題背景及研究目的和意義12-14
• 1.1.1 課題背景12-13
• 1.1.2 課題研究意義13-14
• 1.2 鑄造殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因及其影響14-17
• 1.2.1 鑄造殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因及分類14-16
• 1.2.2 殘余應(yīng)力對機床性能與精度保持性的影響16-17
• 1.3 振動時效消除鑄造殘余應(yīng)力方法概述17-18
• 1.4 振動時效技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 振動時效技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 振動時效技術(shù)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容21
• 1.6 研究的技術(shù)路線21-24
• 第二章 殘余應(yīng)力的測量方法和振動時效工藝分析24-34
• 2.1 殘余應(yīng)力測量方法24-30
• 2.1.1 殘余應(yīng)力測量方法分類24
• 2.1.2 盲孔法測量殘余應(yīng)力原理24-28
• 2.1.3 盲孔法測量殘余應(yīng)力所用的儀器設(shè)備28-30
• 2.2 振動時效工藝參數(shù)30-32
• 2.2.1 激振力30
• 2.2.2 激振頻率30-31
• 2.2.3 激振時間31
• 2.2.4 其它工藝參數(shù)31-32
• 2.3 振動時效效果的評價32-33
• 2.3.1 工件尺寸精度穩(wěn)定性檢測法32
• 2.3.2 參數(shù)曲線觀測法32-33
• 2.3.3 殘余應(yīng)力測量法33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 HT300材料物性參數(shù)及應(yīng)變釋放系數(shù)的測定34-62
• 3.1 實驗試件的制備34-36
• 3.1.1 試件的粗加工34-35
• 3.1.2 試件的去應(yīng)力退火35-36
• 3.2 HT300材料彈性模量和泊松比的測定36-49
• 3.2.1 彈性模量和泊松比的測量原理36-38
• 3.2.2 測量應(yīng)變ε電橋的組橋方式38-42
• 3.2.3 HT300材料拉伸應(yīng)變ε測量電橋的組橋方式42-43
• 3.2.4 加載等級的確定43-44
• 3.2.5 試驗儀器和步驟44-46
• 3.2.6 測量結(jié)果46-49
• 3.3 HT300應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的標(biāo)定49-60
• 3.3.1 應(yīng)變釋放系數(shù)的實驗標(biāo)定原理49
• 3.3.2 標(biāo)定試樣49-50
• 3.3.3 加載等級的確定50-51
• 3.3.4 試驗所用儀器及檢測設(shè)備的標(biāo)定51
• 3.3.5 標(biāo)定步驟51-53
• 3.3.6 實驗結(jié)果53-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第四章 機床床身鑄件表面殘余應(yīng)力的測量試驗研究62-74
• 4.1 床身鑄件的制備62-63
• 4.2 盲孔法測量鑄造殘余應(yīng)力的試驗步驟63-65
• 4.3 床身鑄件殘余應(yīng)力的測量結(jié)果及分析65-73
• 4.3.1 測量位置的選擇65-66
• 4.3.2 測量結(jié)果的分析66-72
• 4.3.3 鉆孔偏差對測量結(jié)果的影響72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第五章 振動時效消除機床床身鑄造殘余應(yīng)力的試驗研究74-92
• 5.1 振動時效的數(shù)值模擬74-78
• 5.1.1 試件的模態(tài)分析74-77
• 5.1.2 試件的諧響應(yīng)分析77-78
• 5.2 振動時效工藝參數(shù)的選擇78
• 5.3 振動時效試驗78-82
• 5.4 振動時效前后殘余應(yīng)力消除效果分析82-91
• 5.4.1 床身1#導(dǎo)軌表面殘余應(yīng)力的測量結(jié)果82-87
• 5.4.2 床身2#導(dǎo)軌表面殘余應(yīng)力的測量結(jié)果87-91
• 5.5 本章小結(jié)91-92
• 第六章 結(jié)論與展望92-94
• 6.1 結(jié)論92-93
• 6.2 展望93-94
• 致謝94-96
• 參考文獻96-102
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文102

【參考文獻】

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本文編號：583430