本文關(guān)鍵詞：Cr12MoV模具鋼磨削溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力研究

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【摘要】：磨削加工作為機(jī)械制造中提高產(chǎn)品精度、可靠性以及延長(zhǎng)使用壽命的一種重要的加工工藝,廣泛應(yīng)用于各類(lèi)制造業(yè)中。目前,隨著高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、高性能新型材料的大量使用,給磨削加工帶來(lái)了更多新的挑戰(zhàn)。由于磨削加工存在較高比磨削能,磨削過(guò)程中將導(dǎo)致工件磨削區(qū)溫度過(guò)高,從而引起磨削工件表面產(chǎn)生燒傷、熱應(yīng)力-應(yīng)變耦合作用的急劇變化將會(huì)導(dǎo)致磨削后工件殘余應(yīng)力的產(chǎn)生,引起產(chǎn)品的破壞。為了避免上述情況的產(chǎn)生,有必要對(duì)磨削溫度和磨削后殘余應(yīng)力進(jìn)行分析與討論。本文選取Cr12MoV模具鋼,采用數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法對(duì)平面磨削進(jìn)行研究,其主要工作如下:(1)對(duì)磨削過(guò)程中的相關(guān)理論與計(jì)算進(jìn)行了研究。以傳熱理論為基礎(chǔ)對(duì)瞬態(tài)溫度場(chǎng)磨削溫度場(chǎng)進(jìn)行分析,對(duì)影響磨削溫度場(chǎng)模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行介紹,重點(diǎn)對(duì)磨削力、磨削熱量分配比、磨削移動(dòng)熱源進(jìn)行了研究,為后面進(jìn)一步對(duì)磨削溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力研究奠定了理論基礎(chǔ)。(2)利用ANSYS14.5中APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言,采用了矩形熱源模型,對(duì)不同的磨削工況下磨削溫度場(chǎng)進(jìn)行3D有限元仿真,繪制了三組工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)影響曲線圖。結(jié)果表明:磨削溫度隨著磨削深度從0.05mm增加至0.20mm、砂輪速度由25r/s提高到40r/s過(guò)程中,磨削區(qū)溫度明顯升高;工件速度由0.10m/s提高到0.30m/s的過(guò)程中,溫度場(chǎng)變化不明顯。(3)利用熱彈塑性有限元方法,忽略材料相變的影響,對(duì)Cr12MoV模具鋼平面磨削熱力耦合場(chǎng)進(jìn)行了分析,得到了磨削后工件的殘余應(yīng)力分布圖。結(jié)果表明:磨削表面同時(shí)存在殘余壓應(yīng)力與拉應(yīng)力,其大小隨著磨削深度、工件速度的增大而增大,隨著砂輪速度的增大卻減小;沿著深度方向,殘余壓應(yīng)力逐漸減小。(4)針對(duì)Cr12MoV模具鋼的平面磨削進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的實(shí)驗(yàn),主要包括實(shí)驗(yàn)試件、實(shí)驗(yàn)?zāi)ゴ病⒛ハ魃拜喌鹊倪x取,同時(shí)針對(duì)熱電偶測(cè)量溫度原理進(jìn)行了相關(guān)的介紹,測(cè)試了不同參數(shù)下磨削的磨削力和磨削溫度,其結(jié)果與仿真誤差較小,有效地驗(yàn)證了仿真的正確性。
【關(guān)鍵詞】：Cr12MoV模具鋼 磨削溫度場(chǎng) 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG580.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 Cr12MoV模具鋼材料性能10-11
• 1.3 磨削溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本論文的主要研究工作14-16
• 第2章 磨削溫度場(chǎng)的理論分析與研究16-29
• 2.1 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)16-18
• 2.1.1 傳熱的基本方式16
• 2.1.2 熱微分方程和三類(lèi)邊界條件16-18
• 2.2 磨削溫度18-19
• 2.3 磨削力的研究19-21
• 2.3.1 磨削力理論公式20-21
• 2.3.2 磨削力經(jīng)驗(yàn)公式21
• 2.4 磨削熱量分配比的理論研究21-24
• 2.4.1 Rowe模型22-23
• 2.4.2 Ramanath模型23
• 2.4.3 Lavine模型23-24
• 2.5 兩種理論熱源模型24-28
• 2.5.1 均勻熱源25-26
• 2.5.2 三角形熱源26-27
• 2.5.3 熱流分布對(duì)磨削區(qū)域的溫度影響27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 Cr12MoV模具鋼磨削溫度場(chǎng)的有限元仿真29-40
• 3.1 建立磨削溫度場(chǎng)有限元方程29-31
• 3.1.1 溫度場(chǎng)的平衡方程29-31
• 3.1.2 瞬態(tài)溫度場(chǎng)的有限元模型31
• 3.2 Cr12MoV模具鋼平面磨削溫度數(shù)值仿真31-33
• 3.2.1 磨削模型假設(shè)32
• 3.2.2 磨削工況32-33
• 3.2.3 相關(guān)計(jì)算33
• 3.3 建立磨削熱分析模型33-35
• 3.3.1 單元建立33-34
• 3.3.2 劃分網(wǎng)格34
• 3.3.3 平面磨削溫度場(chǎng)的加載和求解34-35
• 3.4 Cr12MoV模具鋼磨削溫度場(chǎng)的仿真結(jié)果及后處理35-36
• 3.5 磨削工藝參數(shù)對(duì)Cr12MoV模具鋼磨削溫度的影響36-39
• 3.5.1 磨削深度對(duì)溫度場(chǎng)的影響36-37
• 3.5.2 砂輪速度對(duì)溫度場(chǎng)的影響37-38
• 3.5.3 工件速度對(duì)溫度場(chǎng)的影響38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 磨削殘余應(yīng)力仿真與研究40-53
• 4.1 磨削殘余應(yīng)力基本理論40-42
• 4.1.1 應(yīng)力應(yīng)變?cè)?/span>40-41
• 4.1.2 材料本構(gòu)關(guān)系41-42
• 4.2 殘余應(yīng)力影響因素42-45
• 4.2.1 熱應(yīng)力塑性變形效應(yīng)43-44
• 4.2.2 機(jī)械應(yīng)力塑性變形效應(yīng)44-45
• 4.2.3 表面層金屬相變影響45
• 4.3 殘余應(yīng)力命令流與分析結(jié)果45-50
• 4.3.1 命令流45-46
• 4.3.2 ANSYS殘余應(yīng)力分析結(jié)果46-50
• 4.4 磨削工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響分析50-52
• 4.4.1 磨削深度對(duì)磨削殘余應(yīng)力的影響50-51
• 4.4.2 砂輪速度對(duì)磨削殘余應(yīng)力的影響51
• 4.4.3 工件速度對(duì)磨削殘余應(yīng)力的影響51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 Cr12MoV模具鋼磨削溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)53-62
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料及其性能53-54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件54-58
• 5.2.1 磨床54-55
• 5.2.2 砂輪的選取和修整55-57
• 5.2.3 磨削力的測(cè)量57-58
• 5.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)58-59
• 5.4 磨削溫度實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.4.1 測(cè)溫原理59
• 5.4.2 人工熱電偶的制作59-60
• 5.4.3 溫度測(cè)量結(jié)果60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的主要研究成果68

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