硬质合金航空螺纹刀具的研究开发

发布时间：2017-08-31 12:29

  本文关键词：硬质合金航空螺纹刀具的研究开发

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【摘要】：近年来,随着航空工业的飞速发展,航空制造业对相关设备细节配合的要求也越来越高,特别是航空螺纹的加工使用。钛合金是航空设备的理想制造材料,因为其具有很高的比强度,所以能够在满足各项性能的情况下大大减少飞机重量,提高飞机的载重量和机动性,在航空材料中具有强大竞争力和广阔的市场前景。但钛合金切削难度大,刀具易发生粘刀和粘结磨损,切削效果受刀具、工件材料和切削温度影响较严重。这些缺点成为阻碍钛合金螺纹车削工艺发展的关键因素。钛合金零件的螺纹加工不同于普通螺纹,航空设备对螺纹的精度和抗疲劳能力要求远高于普通螺纹,这就导致航空螺纹的加工成本偏高。为此,本文针对钛合金螺纹车削刀具进行研究,其中包括刀具结构、切削参数、刀具磨损、切削力和切削热等方面。具体开展了以下几部分的工作:(1)根据螺纹车削加工原理,研究了MJ螺纹车削加工原理,为规划切削试验和改进实际加工工艺提供理论基础:(2)根据MJ螺纹加工特点,从切削力、切屑形态和刀具磨损等方面分三个阶段进行切削试验,对比评价不同刀具的切削性能好坏,分析影响切削性能的原因,为后续加工积累经验。(3)利用有限元仿真软件,建立钛合金螺纹车削过程仿真模型,结合钛合金螺纹车削试验,对试验结论进行验证。(4)根据切削热的传播原理,利用有限元仿真模拟,研究了切削参数、刀具几何角度及刃口钝化情况对切削温度及其分布的影响规律。并引入了位错运动和剪切滑移理论研究锯齿形切屑形成过程,分析切削条件对切屑形成的影响规律。
【关键词】：钛合金 MJ螺纹 螺纹车削 切削试验 有限元 锯齿形切屑
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261.27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 引言8-18
• 1.1 课题研究的背景及目前存在的问题8-9
• 1.2 刀具技术研究现状9-11
• 1.2.1 硬质合金刀具材料的发展现状及趋势9
• 1.2.2 硬质合金刀具材料优劣评判标准9-10
• 1.2.3 硬质合金刀具涂层技术发展现状10-11
• 1.3 硬质合金刀具结构的改进11-13
• 1.4 航空用钛合金螺纹加工技术的发展13-17
• 1.4.1 钛合金材料简介13-14
• 1.4.2 航空用钛合金螺纹刀具发展现状14-15
• 1.4.3 国内外钛合金螺纹加工现状15-16
• 1.4.4 航空钛合金螺纹加工难点及刀具性能要求16-17
• 1.5 本课题研究的主要内容17-18
• 2 MJ螺纹车削加工原理研究18-26
• 2.1 螺纹车削加工原理19-20
• 2.2 螺纹车削加工特点20
• 2.3 钛合金螺纹刀具结构的选择20-22
• 2.4 进刀方式的选择22-23
• 2.5 螺纹车削走刀量的分配方式23-24
• 2.6 螺纹车削中的断屑24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 3 切削性能实验规划26-31
• 3.1 试验设备、刀具及工件26-27
• 3.1.1 试验设备26
• 3.1.2 试验刀具26-27
• 3.1.3 试验工件27
• 3.2 检测设备及手段27-29
• 3.3 试验方案规划29-30
• 3.3.1 切削参数优选阶段规划29-30
• 3.3.2 刀片优选阶段规划30
• 3.3.3 刀具磨损对比阶段规划30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 MJ螺纹车削试验分析31-45
• 4.1 切削力试验31-33
• 4.1.1 切削参数优选阶段结果分析31-32
• 4.1.2 切削力信号分析32-33
• 4.2 刀片优选阶段试验结果分析33-37
• 4.2.1 切削力对比分析33-34
• 4.2.2 切屑形状对比分析34-36
• 4.2.3 锯齿形切屑形成原理36-37
• 4.3 刀具磨损对比阶段试验结果分析37-41
• 4.4 刀片破损失效分析41-42
• 4.5 刀具涂层对比42-43
• 4.6 本章小结43-45
• 5 车削加工有限元分析45-60
• 5.1 金属切削过程有限元分析原理45-46
• 5.2 有限元分析软件介绍46-47
• 5.3 有限元分析方法的关键问题47
• 5.4 螺纹车削有限元模型的建立47-49
• 5.4.1 工件材料模型参数48-49
• 5.4.2 刀具参数49
• 5.4.3 切削参数49
• 5.5 仿真结果分析49-53
• 5.6 刀具结构对切削温度的影响53-56
• 5.6.1 刀具前角对切削温度的影响53-54
• 5.6.2 刀具后角大小对切削温度的影响54-55
• 5.6.3 刃口钝化半径对切削热分布的影响55-56
• 5.7 锯齿状切屑形成过程56-59
• 5.8 本章总结59-60
• 6 总结与展望60-61
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-63
• 攻读硕士期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

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本文编号：765598