本文關鍵詞：ZL109鋁合金車削加工的數(shù)值仿真及實驗研究

  更多相關文章： 鋁硅合金 本構(gòu)模型參數(shù) 刀具幾何參數(shù) 切削用量 有限元仿真

【摘要】：鋁硅合金材料具有較好的綜合性能,廣泛應用于飛機、汽車、坦克及船用發(fā)動機等工業(yè)部門中,但鋁硅合金屬于難加工材料,其切削效率低,刀具磨損嚴重,加工成本高。因此,研究新型材料刀具在鋁硅合金加工中的應用,提高鋁硅合金加工工藝水平是當前急需解決的問題。本文針對PCD車刀切削ZL109鋁硅合金進行了深入的研究。首先,利用材料試驗機和SHPB裝置對ZL109進行準靜態(tài)和動態(tài)沖擊壓縮實驗,確定ZL109鋁合金的Johnson-Cook本構(gòu)模型參數(shù)。其次,采用單因素試驗法,利用有限元分析軟件Advant Edge FEM,分析刀具幾何參數(shù)(前角、后角和刀尖圓弧半徑)對切削力和刀尖溫度影響。利用正交試驗法和極差分析,優(yōu)選出最佳的刀具幾何參數(shù)組合,從而得到最優(yōu)的刀具結(jié)構(gòu)。第三,采用單因素法和正交試驗法,利用有限元軟件對切削用量參數(shù)(進給量、背吃刀量和切削速度)進行模擬切削,極差分析后得到最優(yōu)的切削用量。最后,針對刀具幾何參數(shù)和切削用量參數(shù)進行實驗驗證,并將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行了對比,分析了其中差異可能存在的原因。通過本文的研究,得到了ZL109鋁合金的Johnson-Cook本構(gòu)模型參數(shù),并利用有限元仿真,獲得最優(yōu)的刀具幾何參數(shù)和切削用量,通過實驗驗證和對比分析,證明了仿真優(yōu)化結(jié)果的可行性。希望本文的研究能為改善鋁硅合金加工提供參考。
【關鍵詞】：鋁硅合金 本構(gòu)模型參數(shù) 刀具幾何參數(shù) 切削用量 有限元仿真
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG51
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 鋁硅合金本構(gòu)參數(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 鋁硅合金簡介11
• 1.2.2 鋁硅合金本構(gòu)參數(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 PCD刀具切削鋁合金研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 PCD刀具簡介12-13
• 1.3.2 PCD刀具切削鋁合金研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 金屬切削有限元仿真研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 Advant Edge FEM簡介14-15
• 1.4.2 金屬切削有限元仿真研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16
• 1.6 本章小結(jié)16-18
• 第二章 ZL109鋁合金本構(gòu)方程的確定18-28
• 2.1 Johnson Cook本構(gòu)方程18-19
• 2.2 準靜態(tài)實驗MTS及動態(tài)壓縮實驗SHPB19-26
• 2.2.1 材料與試樣的制備19-20
• 2.2.2 準靜態(tài)實驗MTS20-21
• 2.2.3 動態(tài)壓縮實驗21-26
• 2.3 Johnson Cook本構(gòu)方程參數(shù)的確定26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 PCD車刀切削加工的有限元分析28-52
• 3.1 切削加工仿真參數(shù)的設定28-30
• 3.2 刀具幾何參數(shù)的單因素法分析30-36
• 3.2.1 刀具前角對切削性能的影響31-32
• 3.2.2 刀具后角對切削性能的影響32-34
• 3.2.3 刀具刀尖圓弧半徑對切削性能的影響34-36
• 3.3 刀具幾何參數(shù)的正交試驗法分析36-39
• 3.4 結(jié)果驗證39-40
• 3.5 切削用量的單因素法分析40-46
• 3.5.1 進給量對切削力和刀尖溫度的影響40-42
• 3.5.2 背吃刀量對切削力和刀尖溫度的影響42-44
• 3.5.3 切削速度對切削力和刀尖溫度的影響44-46
• 3.6 切削用量的正交試驗法分析46-49
• 3.7 結(jié)果驗證49
• 3.8 本章小結(jié)49-52
• 第四章 PCD車刀切削加工的實驗驗證52-66
• 4.1 實驗條件與方法52-54
• 4.1.1 實驗設備52-53
• 4.1.2 實驗條件53-54
• 4.1.3 實驗方法54
• 4.2 實驗結(jié)果分析54-59
• 4.2.1 刀具幾何參數(shù)54
• 4.2.2 切削用量參數(shù)54-59
• 4.3 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比分析59-65
• 4.3.1 刀具幾何參數(shù)59-60
• 4.3.2 切削用量參數(shù)60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-74
• 附錄A:攻讀碩士學位期間的科研成績74

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