508Ⅲ钢铣削温度试验研究与仿真分析

发布时间：2017-10-18 01:44

  本文关键词：508Ⅲ钢铣削温度试验研究与仿真分析

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【摘要】：水室封头是AP1000核岛核电站蒸汽发生器的重要零件。鉴于蒸汽发生器的运行要求,选择难加工材料508Ⅲ钢作为水室封头的加工材料,然而由于508Ⅲ钢较高的强度、良好的低温冲击韧性和较低的无延性转变温度等特点及材料中亲铁性化学元素的添加,导致其加工过程中产生较高的切削温度,影响工件加工表面质量和刀具的寿命,降低加工效率。针对以上问题,进行508Ⅲ铣削温度试验研究与仿真分析。首先,建立508Ⅲ钢铣削过程切削温度解析模型。建立铣刀片前刀面瞬态切削温度模型,分析切削时间与切削速度对铣削温度的影响规律;求解铣削过程工件温度分布模型,为工件温度的计算提供理论基础;以量纲分析法为基础,建立铣刀片前刀面刀-屑接触区的热流密度函数与温度模型,并利用C++编程对其进行定量分析,为铣刀片的有限元仿真提供边界条件。其次,进行508Ⅲ钢铣削温度试验。通过对热电偶焊接装置及放大电路的设计,采用夹丝半人工热电偶法进行铣削温度试验,获得铣削温度,并建立不同铣削参数下铣削温度的实用公式,验证解析模型的正确性,为切削参数的优选提供依据;分析不同切削参数下切屑温度的变化规律及切屑中氧元素含量,为铣削温度的研究提供新的思路。进而,对508Ⅲ钢铣削过程及刀具进行仿真分析。通过对铣削过程的模拟加工,研究温度变化趋势,对比分析仿真结果与试验结果,从而验证温度测量系统的可靠性;研究铣刀温度、热应力等的分布特点,为铣削温度的研究提供有效的途径。最后,对508Ⅲ钢铣削刀具进行磨损研究。基于温度效应建立硬质合金刀具磨损模型,为提高高温下铣削刀具使用寿命打下基础;通过刀具磨损试验,研究铣刀片后刀面磨损与铣削温度的相互影响规律;对水室封头铣削加工现场刀具失效形式进行分析,理论与实践相结合,为提高刀具使用寿命打下基础。
【关键词】：508Ⅲ钢 铣削温度 解析模型 热力耦合场 刀具磨损
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究目的与意义10-12
• 1.2 切削温度国内外研究现状及分析12-16
• 1.2.1 切削温度理论模型国内外研究现状及分析12-13
• 1.2.2 切削温度试验国内外研究现状及分析13-15
• 1.2.3 切削温度有限元仿真技术国内外研究现状及分析15-16
• 1.3 切削温度对刀具磨损的影响研究16
• 1.4 本文的课题来源和主要研究内容16-18
• 1.4.1 课题来源16-17
• 1.4.2 本文主要研究内容17-18
• 第2章 508Ⅲ钢铣削过程切削温度解析模型研究18-33
• 2.1 铣刀片前刀面瞬态切削温度模型的建立18-22
• 2.1.1 铣削模型的建立18-19
• 2.1.2 铣刀片切入阶段的温升模型19-20
• 2.1.3 铣刀片切出阶段的温降模型20-21
• 2.1.4 切削时间和切削速度对铣削刀具温度影响的研究21-22
• 2.2 铣削过程工件温度分布模型的建立22-25
• 2.2.1 508Ⅲ钢铣削过程工件切削温度分布模型的建立23-24
• 2.2.2 热源强度的求解24-25
• 2.3 铣刀片前刀面刀-屑接触区的热流密度分析25-30
• 2.3.1 铣刀片前刀面的平均温度25-29
• 2.3.2 前刀面热流密度的确定29-30
• 2.4 铣刀片前刀面受热密度函数与温度场数学模型的建立30-32
• 2.4.1 传热学模型的建立30
• 2.4.2 计算方案及参数选择30-31
• 2.4.3 表面受热密度及铣削温度的定量分析31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 508Ⅲ钢铣削温度试验研究33-49
• 3.1 水室封头材料 508Ⅲ钢铣削温度的试验研究33-35
• 3.1.1 试验方法33-34
• 3.1.2 试验条件34
• 3.1.3 试验过程中放大电路及焊接装置设计34-35
• 3.2 铣削温度信号分析及热电偶的标定35-40
• 3.2.1 508Ⅲ钢铣削温度信号分析35-36
• 3.2.2 热电偶的标定36-37
• 3.2.3 热电偶冷端温度的补偿37-38
• 3.2.4 热电偶分度38-40
• 3.3 508Ⅲ钢铣削温度模型解算40-41
• 3.4 铣削温度模型验证分析41-43
• 3.5 铣削温度影响因素分析43-45
• 3.5.1 切削速度对铣削温度的影响43-44
• 3.5.2 工件材料对铣削温度的影响44-45
• 3.5.3 刀具磨损对铣削温度的影响45
• 3.6 508Ⅲ钢铣削过程切屑温度及切屑中氧含量变化趋势研究45-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第4章 508Ⅲ钢铣削过程及铣刀的有限元仿真分析49-61
• 4.1 508Ⅲ钢铣削过程有限元模拟加工49-54
• 4.1.1 508Ⅲ钢铣削加工有限元模型的建立49-53
• 4.1.2 铣削过程铣刀片温度变化趋势分析53
• 4.1.3 仿真结果与试验结果对比分析53-54
• 4.2 508Ⅲ钢铣削加工刀具温度场有限元分析54-60
• 4.2.1 铣刀片热-力耦合仿真分析流程55
• 4.2.2 铣刀片热-力耦合仿真模型的建立55-57
• 4.2.3 模型解算及后处理57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第5章 基于温度效应的 508Ⅲ钢铣削刀具磨损研究61-70
• 5.1 508Ⅲ钢铣削刀具磨损机理研究61-64
• 5.2 基于温度效应的刀具磨损模型的建立64-65
• 5.3 刀具磨损对 508Ⅲ钢切削温度影响研究65-67
• 5.4 水室封头铣削加工现场刀具失效形式分析67-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-77
• 致谢77

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本文编号：1052248