石塑复合材料（SPC）切削性能研究
发布时间：2022-05-08 21:33
石塑复合材料（Stone plastic composite,SPC）是由碳酸钙、热塑高分子材料及其它助剂在搅拌均匀后经高温挤压制成的一种新型复合板材。凭借其优异的理化性能,SPC被广泛地用作室内外装修材料,加工成地板、墙板等制品。而SPC在经过锯、铣、刨等常规的木工机械及相应的木工刀具加工成地板与墙板等制品的过程中,仍存在切削效率低、切削表面质量差、产品形位公差大、刀具耐用度低、功率消耗大与生产成本高等不足。但尚未发现有关SPC切削性能研究的相关报道。鉴于此,本文针对SPC切削中存在的问题,以改善SPC切削性能为总目标,围绕铣削方式、刀具角度、切削参数等因素,全面系统地研究了SPC的切屑形成、切削力、切削热（温度）、切削质量和刀具磨损等切削性能。在SPC切屑形成研究方面,采用有限元仿真技术,研究了SPC材料本构、损伤、切屑分离、接触摩擦及热传导等问题,并建立SPC有限元直角自由切削模型;通过高速摄像机、测力仪、热红外成像仪和表面粗糙度测量仪,进行直角自由切削试验,研究了不同切削参数和刀具角度下SPC的切屑形态,分析了不同切屑形成过程中切削力、切削热（温度）、应力场及应变场变化的动态特...
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 切屑形成研究现状
1.2.2 切削力研究现状
1.2.3 切削热研究现状
1.2.4 切削质量研究现状
1.2.5 刀具磨损研究现状
1.3 研究目的和意义
1.4 研究内容与创新点
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.4.3 研究创新
第二章 石塑复合材料切屑形成的研究
2.1 引言
2.2 石塑复合材料直角自由切削有限元模型的建立
2.2.1 材料本构模型
2.2.2 模型网格的划分
2.2.3 切屑分离准则
2.2.4 损伤断裂模型
2.2.5 刀具与工件接触摩擦模型
2.2.6 热传导模型
2.3 石塑复合材料直角自由切削仿真结果
2.3.1 切屑形成过程
2.3.2 动态切削力
2.3.3 切削热
2.3.4 表面切削质量
2.4 石塑复合材料直角自由切削模型的验证
2.4.1 材料与方法
2.4.2 结果与讨论
2.5 石塑复合材料切屑形成机理的研究
2.5.1 材料与方法
2.5.2 石塑复合材料的切屑形态
2.5.3 不同形态的切屑形成机理
2.5.4 切削参数对切屑形成的影响
2.6 本章小结
第三章 石塑复合材料切削力的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 工件材料及刀具
3.2.2 试验设备
3.2.3 响应曲面试验设计
3.3 石塑复合材料切削力的建模与分析
3.3.1 切削力回归模型的建立
3.3.2 切削力的方差分析
3.3.3 切削力的响应曲面交互作用与分析
3.3.4 切削力的优化与验证
3.4 本章小结
第四章 石塑复合材料切削温度的研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 工件材料及刀具
4.2.2 试验设备
4.2.3 响应曲面试验设计
4.3 石塑复合材料切削温度的建模与分析
4.3.1 切削温度回归模型的建立
4.3.2 切削温度的方差分析
4.3.3 切削温度的响应曲面交互作用与分析
4.3.4 切削温度的优化与验证
4.4 本章小结
第五章 石塑复合材料切削质量的研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 工件材料及刀具
5.2.2 试验设备
5.2.3 响应曲面试验设计
5.3 石塑复合材料表面损伤机理的研究
5.3.1 直齿铣削表面损伤机理
5.3.2 螺旋铣削表面损伤机理
5.3.3 锥形铣削表面损伤机理
5.4 石塑复合材料表面粗糙度的建模与分析
5.4.1 表面粗糙度回归模型的建立
5.4.2 表面粗糙度的方差分析
5.4.3 表面粗糙度的响应曲面交互作用与分析
5.4.4 表面粗糙度的优化与验证
5.5 本章小结
第六章 石塑复合材料刀具磨损的研究
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 工件材料及刀具
6.2.2 试验设备
6.2.3 试验方法
6.3 石塑复合材料刀具磨损的研究
6.3.1 刀具耐用度
6.3.2 刀具磨损形貌
6.3.3 刀具磨损机理
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]切削过程有限元仿真研究进展[J]. 张松,李斌训,李取浩,满佳. 航空制造技术. 2019(13)
[2]PVC树脂性能对塑料加工的影响[J]. 张红梅. 化工管理. 2018(18)
[3]探索性作战仿真实验因子筛选方法[J]. 王枭,董豪豪,李健. 电子信息对抗技术. 2017(04)
[4]基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究[J]. 张嘉嘉,王大中. 轻工机械. 2017(01)
[5]聚氯乙烯塑胶地板性能优势及市场前景[J]. 杨高峰. 上海建材. 2017(01)
[6]SiCp/Al复合材料车削加工棱边质量的控制方法研究[J]. 董焕,丁昊,周丽. 工具技术. 2016(03)
[7]聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理[J]. 吕东升,徐九华,丁文锋,傅玉灿. 南京航空航天大学学报. 2016(06)
[8]巨斑状花岗岩条件下TBM大直径盘形滚刀磨耗规律[J]. 杜立杰,纪珊珊,左立富,孔海峡,许金林,杜彦良. 煤炭学报. 2015(12)
[9]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[10]单晶金刚石刀具切削有色金属磨损机理研究[J]. 王海龙,邹华兵. 工具技术. 2015(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]金刚石磨粒划擦过程中的机械磨损特性研究[D]. 吴海勇.华侨大学 2016
[3]高强度钢42CrMo硬态切削切屑形成机理的研究[D]. 庆振华.南京航空航天大学 2015
[4]中密度纤维板切削加工机理的研究[D]. 郭晓磊.南京林业大学 2012
[5]基于不同刀—屑摩擦模型的金属切削过程动力学研究[D]. 郭建英.太原理工大学 2010
[6]木工刀具磨损特性与木材切削加工优化的研究[D]. 耿绍辉.东北林业大学 2006
硕士论文
[1]不锈钢材料车削加工的实验研究与有限元仿真[D]. 伊海洋.西南石油大学 2015
[2]刀具材料及切削参数对木材切削表面质量影响研究[D]. 彭鑫荣.南京林业大学 2015
[3]金刚石绳锯加工花岗石岩屑形成机理及其对串珠磨损影响的研究[D]. 赵如意.华侨大学 2014
[4]镍基高温合金高速铣削加工表面完整性研究[D]. 吕绍瑜.山东大学 2013
[5]金属高速切削模拟中基于物理的本构模型的应用[D]. 刘鹏辉.浙江大学 2013
[6]钛合金Ti-6Al-4V高速切削绝热剪切特征的研究[D]. 冯吉路.沈阳理工大学 2013
[7]钛合金高速正交切削过程的数值模拟及热力学研究[D]. 孔虎星.中北大学 2012
[8]木塑复合材料切削力与表面粗糙度的研究[D]. 刘会楠.南京林业大学 2012
[9]金属正交切削仿真及实验研究[D]. 梁磊.西安理工大学 2006
[10]聚晶金刚石刀具磨削工艺参数优化及磨削机理研究[D]. 刘峰斌.大连理工大学 2002
本文编号：3652411
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 切屑形成研究现状
1.2.2 切削力研究现状
1.2.3 切削热研究现状
1.2.4 切削质量研究现状
1.2.5 刀具磨损研究现状
1.3 研究目的和意义
1.4 研究内容与创新点
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.4.3 研究创新
第二章 石塑复合材料切屑形成的研究
2.1 引言
2.2 石塑复合材料直角自由切削有限元模型的建立
2.2.1 材料本构模型
2.2.2 模型网格的划分
2.2.3 切屑分离准则
2.2.4 损伤断裂模型
2.2.5 刀具与工件接触摩擦模型
2.2.6 热传导模型
2.3 石塑复合材料直角自由切削仿真结果
2.3.1 切屑形成过程
2.3.2 动态切削力
2.3.3 切削热
2.3.4 表面切削质量
2.4 石塑复合材料直角自由切削模型的验证
2.4.1 材料与方法
2.4.2 结果与讨论
2.5 石塑复合材料切屑形成机理的研究
2.5.1 材料与方法
2.5.2 石塑复合材料的切屑形态
2.5.3 不同形态的切屑形成机理
2.5.4 切削参数对切屑形成的影响
2.6 本章小结
第三章 石塑复合材料切削力的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 工件材料及刀具
3.2.2 试验设备
3.2.3 响应曲面试验设计
3.3 石塑复合材料切削力的建模与分析
3.3.1 切削力回归模型的建立
3.3.2 切削力的方差分析
3.3.3 切削力的响应曲面交互作用与分析
3.3.4 切削力的优化与验证
3.4 本章小结
第四章 石塑复合材料切削温度的研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 工件材料及刀具
4.2.2 试验设备
4.2.3 响应曲面试验设计
4.3 石塑复合材料切削温度的建模与分析
4.3.1 切削温度回归模型的建立
4.3.2 切削温度的方差分析
4.3.3 切削温度的响应曲面交互作用与分析
4.3.4 切削温度的优化与验证
4.4 本章小结
第五章 石塑复合材料切削质量的研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 工件材料及刀具
5.2.2 试验设备
5.2.3 响应曲面试验设计
5.3 石塑复合材料表面损伤机理的研究
5.3.1 直齿铣削表面损伤机理
5.3.2 螺旋铣削表面损伤机理
5.3.3 锥形铣削表面损伤机理
5.4 石塑复合材料表面粗糙度的建模与分析
5.4.1 表面粗糙度回归模型的建立
5.4.2 表面粗糙度的方差分析
5.4.3 表面粗糙度的响应曲面交互作用与分析
5.4.4 表面粗糙度的优化与验证
5.5 本章小结
第六章 石塑复合材料刀具磨损的研究
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 工件材料及刀具
6.2.2 试验设备
6.2.3 试验方法
6.3 石塑复合材料刀具磨损的研究
6.3.1 刀具耐用度
6.3.2 刀具磨损形貌
6.3.3 刀具磨损机理
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]切削过程有限元仿真研究进展[J]. 张松,李斌训,李取浩,满佳. 航空制造技术. 2019(13)
[2]PVC树脂性能对塑料加工的影响[J]. 张红梅. 化工管理. 2018(18)
[3]探索性作战仿真实验因子筛选方法[J]. 王枭,董豪豪,李健. 电子信息对抗技术. 2017(04)
[4]基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究[J]. 张嘉嘉,王大中. 轻工机械. 2017(01)
[5]聚氯乙烯塑胶地板性能优势及市场前景[J]. 杨高峰. 上海建材. 2017(01)
[6]SiCp/Al复合材料车削加工棱边质量的控制方法研究[J]. 董焕,丁昊,周丽. 工具技术. 2016(03)
[7]聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理[J]. 吕东升,徐九华,丁文锋,傅玉灿. 南京航空航天大学学报. 2016(06)
[8]巨斑状花岗岩条件下TBM大直径盘形滚刀磨耗规律[J]. 杜立杰,纪珊珊,左立富,孔海峡,许金林,杜彦良. 煤炭学报. 2015(12)
[9]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[10]单晶金刚石刀具切削有色金属磨损机理研究[J]. 王海龙,邹华兵. 工具技术. 2015(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]金刚石磨粒划擦过程中的机械磨损特性研究[D]. 吴海勇.华侨大学 2016
[3]高强度钢42CrMo硬态切削切屑形成机理的研究[D]. 庆振华.南京航空航天大学 2015
[4]中密度纤维板切削加工机理的研究[D]. 郭晓磊.南京林业大学 2012
[5]基于不同刀—屑摩擦模型的金属切削过程动力学研究[D]. 郭建英.太原理工大学 2010
[6]木工刀具磨损特性与木材切削加工优化的研究[D]. 耿绍辉.东北林业大学 2006
硕士论文
[1]不锈钢材料车削加工的实验研究与有限元仿真[D]. 伊海洋.西南石油大学 2015
[2]刀具材料及切削参数对木材切削表面质量影响研究[D]. 彭鑫荣.南京林业大学 2015
[3]金刚石绳锯加工花岗石岩屑形成机理及其对串珠磨损影响的研究[D]. 赵如意.华侨大学 2014
[4]镍基高温合金高速铣削加工表面完整性研究[D]. 吕绍瑜.山东大学 2013
[5]金属高速切削模拟中基于物理的本构模型的应用[D]. 刘鹏辉.浙江大学 2013
[6]钛合金Ti-6Al-4V高速切削绝热剪切特征的研究[D]. 冯吉路.沈阳理工大学 2013
[7]钛合金高速正交切削过程的数值模拟及热力学研究[D]. 孔虎星.中北大学 2012
[8]木塑复合材料切削力与表面粗糙度的研究[D]. 刘会楠.南京林业大学 2012
[9]金属正交切削仿真及实验研究[D]. 梁磊.西安理工大学 2006
[10]聚晶金刚石刀具磨削工艺参数优化及磨削机理研究[D]. 刘峰斌.大连理工大学 2002
本文编号：3652411
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