核电蒸汽发生器管板材料的深孔加工表面完整性和钻头磨损研究
发布时间：2021-05-07 19:36
在核电蒸汽发生器管板、空心车轴、换热器、分离器、锅炉管板等设备及构件制造中,经常需要加工直径小、数量大、质量要求高的深孔。本文的研究面向AP1000核电蒸汽发生器管板,在管板上加工具有高质量的深孔20050个,孔径约为17.73mm,孔深为800mm,长径比高达45:1。深孔钻削力可以反映钻削过程的稳定性、深孔表面质量、钻头寿命,而深孔钻削力受复杂的加工环境和刀具结构的影响,研究起来比较困难;钻削参数（转速n,进给量f）对深孔表面完整性、切屑形态、钻头磨损的影响较大,而选择合适的钻削参数进行深孔加工具有重要意义。本文对深孔钻削力学、深孔表面完整性、切屑形态、刀具磨损规律进行了研究,对钻削参数进行了优化,为加工参数的选择提供了参考依据。建立了错齿BTA钻头的力学模型,对深孔BTA钻头钻削过程进行了模拟。结果表明,影响扭矩、轴向力和切向力的主要因素是进给量、后刀面磨损带宽度、刀尖圆弧半径,影响径向力的主要因素是后刀面磨损带宽度、刀尖圆弧半径;轴向力和扭矩均随着钻削速度与进给量的增加而增大。研究了深孔表面完整性和切屑形态。通过错齿BTA钻头钻削13MnNiMoR实验,揭示了钻削速度和进给量对...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 深孔加工技术
1.2.1 深孔加工系统
1.2.2 深孔加工刀具
1.2.3 深孔加工轴线偏斜
1.3 切削加工研究现状
1.3.1 切削力的研究现状
1.3.2 表面完整性的研究现状
1.3.3 切屑形态的研究现状
1.3.4 刀具磨损的研究现状
1.4 深孔加工存在的问题
1.5 本文的研究目的和研究内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第2章 错齿BTA深孔钻削力模型
2.1 错齿BTA钻削力学模型
2.1.1 错齿BTA钻头工作状态分析
2.1.2 错齿BTA钻头受力分析
2.1.3 错齿BTA钻削力模型
2.2 基于DEFORM-3D的BTA钻削模拟
2.2.1 DEFORM-3D模拟流程简介
2.2.2 钻削参数的选取
2.2.3 模拟步骤的设定
2.2.4 模拟结果分析
2.3 本章小结
第3章 错齿BTA深孔钻削表面完整性和切屑形态
3.1 错齿BTA深孔钻削实验
3.1.1 实验条件
3.1.2 实验方案
3.2 实验结果分析
3.2.1 深孔表面宏观形貌
3.2.2 深孔表面微观形貌
3.2.3 深孔表面粗糙度
3.2.4 深孔表面显微硬度
3.3 错齿BTA深孔钻削断屑排屑
3.3.1 钻削参数对切屑形态的影响规律
3.3.2 钻削参数对断屑系数的影响规律
3.4 本章小结
第4章 错齿BTA深孔钻削钻头磨损研究
4.1 错齿BTA钻头磨损与破损机理
4.1.1 钻头刀齿和导向块的破损
4.2 错齿BTA钻头磨损及破损规律
4.2.1 外齿的磨损
4.2.2 中间齿的磨损
4.2.3 中心齿的磨损
4.2.4 导向块的磨损
4.3 错齿BTA钻头磨损机理
4.4 错齿BTA钻削参数优化
4.4.1 优化目标与优化变量
4.4.2 建立目标函数
4.4.3 约束条件
4.4.4 钻削参数优化
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位发表的论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]45钢深孔枪钻切削试验与切屑形态分析[J]. 张小粉,张宪坤,白瑀. 工具技术. 2020(02)
[2]16Mn管线钢的焊缝表面冲蚀机理研究[J]. 武刚,李德君,罗金恒,白强,李丽锋,朱丽霞. 表面技术. 2020(03)
[3]航空铝合金高速铣削锯齿形切屑形成有限元模拟[J]. 殷继花,林有希,孟鑫鑫,左俊彦,候湘宇. 机械制造与自动化. 2019(05)
[4]螺纹硬态旋风铣削轴承钢GCr15切屑形貌及特性试验研究[J]. 何彦,白云龙,李丽,王禹林,李育锋,易力力. 中南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[5]钛合金精密车削切屑成形模拟与试验分析[J]. 张钊,任丽宏,史云龙,吴红兵. 兵器材料科学与工程. 2019(05)
[6]镍基合金堆焊管板深孔加工工艺技术及优化[J]. 关庆鹤,廉松松,杜鑫. 锅炉制造. 2017(05)
[7]CAP1400蒸汽发生器关键制造技术[J]. 王威,贾晶晶,李永,王英杰. 压力容器. 2016(09)
[8]深孔加工工具系统研究现状及趋势分析[J]. 邱易,雷勇,郑建明,周石罗,杨圆明,刘爽. 工具技术. 2015(12)
[9]BTA深孔钻削加工过程的动力学建模[J]. 常豆豆,庞俊忠,潘杰. 科学技术与工程. 2014(31)
[10]EA4T空心车轴深孔加工刀具磨损特征的研究[J]. 黄晓斌,沈兴全,苗鸿宾,陈振亚,邵振宇. 工具技术. 2014(08)
博士论文
[1]宏—微观效应BTA深孔钻削机理及表面完整性研究[D]. 张煌.中北大学 2017
硕士论文
[1]蒸汽冷却器多层多道焊接裂纹的研究及防止[D]. 张钦昊.山东大学 2019
[2]难加工材料（TC4）的高速深孔钻削技术研究[D]. 潘德术.西安石油大学 2017
[3]BTA深孔钻削过程中钻头磨损状态无传感器监测技术研究[D]. 彭超.西安理工大学 2016
[4]BTA深孔钻削机理及试验研究[D]. 聂兆云.中北大学 2016
[5]枪钻轴向振动钻削的钻削力的预测研究[D]. 房嘉赓.中北大学 2016
[6]大型管板孔阵振动深孔钻削加工工艺参数的研究[D]. 董正凯.燕山大学 2015
[7]深孔加工孔轴心偏斜及系统优化设计研究[D]. 陈振亚.中北大学 2013
[8]高温合金718材料超细长深孔钻削工艺研究[D]. 贺生明.西安石油大学 2013
[9]核电管板深孔加工精度控制研究[D]. 胡建国.上海交通大学 2011
[10]平面型后刀面枪钻的钻削力数学模型及有限元分析[D]. 张秋丽.湖南大学 2007
本文编号：3173944
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 深孔加工技术
1.2.1 深孔加工系统
1.2.2 深孔加工刀具
1.2.3 深孔加工轴线偏斜
1.3 切削加工研究现状
1.3.1 切削力的研究现状
1.3.2 表面完整性的研究现状
1.3.3 切屑形态的研究现状
1.3.4 刀具磨损的研究现状
1.4 深孔加工存在的问题
1.5 本文的研究目的和研究内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第2章 错齿BTA深孔钻削力模型
2.1 错齿BTA钻削力学模型
2.1.1 错齿BTA钻头工作状态分析
2.1.2 错齿BTA钻头受力分析
2.1.3 错齿BTA钻削力模型
2.2 基于DEFORM-3D的BTA钻削模拟
2.2.1 DEFORM-3D模拟流程简介
2.2.2 钻削参数的选取
2.2.3 模拟步骤的设定
2.2.4 模拟结果分析
2.3 本章小结
第3章 错齿BTA深孔钻削表面完整性和切屑形态
3.1 错齿BTA深孔钻削实验
3.1.1 实验条件
3.1.2 实验方案
3.2 实验结果分析
3.2.1 深孔表面宏观形貌
3.2.2 深孔表面微观形貌
3.2.3 深孔表面粗糙度
3.2.4 深孔表面显微硬度
3.3 错齿BTA深孔钻削断屑排屑
3.3.1 钻削参数对切屑形态的影响规律
3.3.2 钻削参数对断屑系数的影响规律
3.4 本章小结
第4章 错齿BTA深孔钻削钻头磨损研究
4.1 错齿BTA钻头磨损与破损机理
4.1.1 钻头刀齿和导向块的破损
4.2 错齿BTA钻头磨损及破损规律
4.2.1 外齿的磨损
4.2.2 中间齿的磨损
4.2.3 中心齿的磨损
4.2.4 导向块的磨损
4.3 错齿BTA钻头磨损机理
4.4 错齿BTA钻削参数优化
4.4.1 优化目标与优化变量
4.4.2 建立目标函数
4.4.3 约束条件
4.4.4 钻削参数优化
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位发表的论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]45钢深孔枪钻切削试验与切屑形态分析[J]. 张小粉,张宪坤,白瑀. 工具技术. 2020(02)
[2]16Mn管线钢的焊缝表面冲蚀机理研究[J]. 武刚,李德君,罗金恒,白强,李丽锋,朱丽霞. 表面技术. 2020(03)
[3]航空铝合金高速铣削锯齿形切屑形成有限元模拟[J]. 殷继花,林有希,孟鑫鑫,左俊彦,候湘宇. 机械制造与自动化. 2019(05)
[4]螺纹硬态旋风铣削轴承钢GCr15切屑形貌及特性试验研究[J]. 何彦,白云龙,李丽,王禹林,李育锋,易力力. 中南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[5]钛合金精密车削切屑成形模拟与试验分析[J]. 张钊,任丽宏,史云龙,吴红兵. 兵器材料科学与工程. 2019(05)
[6]镍基合金堆焊管板深孔加工工艺技术及优化[J]. 关庆鹤,廉松松,杜鑫. 锅炉制造. 2017(05)
[7]CAP1400蒸汽发生器关键制造技术[J]. 王威,贾晶晶,李永,王英杰. 压力容器. 2016(09)
[8]深孔加工工具系统研究现状及趋势分析[J]. 邱易,雷勇,郑建明,周石罗,杨圆明,刘爽. 工具技术. 2015(12)
[9]BTA深孔钻削加工过程的动力学建模[J]. 常豆豆,庞俊忠,潘杰. 科学技术与工程. 2014(31)
[10]EA4T空心车轴深孔加工刀具磨损特征的研究[J]. 黄晓斌,沈兴全,苗鸿宾,陈振亚,邵振宇. 工具技术. 2014(08)
博士论文
[1]宏—微观效应BTA深孔钻削机理及表面完整性研究[D]. 张煌.中北大学 2017
硕士论文
[1]蒸汽冷却器多层多道焊接裂纹的研究及防止[D]. 张钦昊.山东大学 2019
[2]难加工材料（TC4）的高速深孔钻削技术研究[D]. 潘德术.西安石油大学 2017
[3]BTA深孔钻削过程中钻头磨损状态无传感器监测技术研究[D]. 彭超.西安理工大学 2016
[4]BTA深孔钻削机理及试验研究[D]. 聂兆云.中北大学 2016
[5]枪钻轴向振动钻削的钻削力的预测研究[D]. 房嘉赓.中北大学 2016
[6]大型管板孔阵振动深孔钻削加工工艺参数的研究[D]. 董正凯.燕山大学 2015
[7]深孔加工孔轴心偏斜及系统优化设计研究[D]. 陈振亚.中北大学 2013
[8]高温合金718材料超细长深孔钻削工艺研究[D]. 贺生明.西安石油大学 2013
[9]核电管板深孔加工精度控制研究[D]. 胡建国.上海交通大学 2011
[10]平面型后刀面枪钻的钻削力数学模型及有限元分析[D]. 张秋丽.湖南大学 2007
本文编号：3173944
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