刀片表面粗糙度和切削参数对薄壁筒车削残余应力的影响
发布时间：2020-09-25 08:38
薄壁件具有重量轻、结构复杂、刚性差以及易变形等特点。在航空航天、船舶、汽车等领域应用极为广泛。但薄壁零件在加工过程中表面容易产生残余应力,导致前期制坯、中期加工、后期时效均因残余应力分布和再分布产生严重变形,结果带来几何尺寸和形位误差的失控,严重时甚至导致产品报废。为此,如何改善加工过程中刀具与切屑间的摩擦条件,实现工件加工表面残余应力的正确预测和合理控制对提高产品的加工质量显得尤为重要。因此,本文拟尝试以提高刀片表面的光洁度和合理选择切削参数减小刀具与切屑之间的摩擦系数,达到改善工件表面残余应力分布的目的。具体利用化学机械抛光(CMP)的方法制备出具有不同表面粗糙度的硬质合金刀片,运用有限元仿真和切削力车削实验和残余应力测试实验等研究方法,获得刀片表面与切屑之间的摩擦系数;分析刀片表面粗糙度和切削参数对工件表面残余应力的影响;基于已建立车削残余应力场开展后续切削加工变形仿真分析。主要研究工作如下:1)不同表面粗糙度硬质合金刀片的制备。采用CMP多工序流程,分别制备粗抛、粗抛+半精抛、粗抛+半精抛+精抛三组具有不同表面粗糙度的硬质合金刀片,并通过超景深显微镜观测各组刀片表面微观形貌。2)不同表面粗糙度刀片表面与切屑之间实际摩擦系数的确定。首先开展AdvantEdge有限元切削力仿真实验获得不同表面粗糙度刀片在不同切削参数条件下的摩擦力和摩擦系数之间的关系式。再结合切削力车削实验获得具有不同表面粗糙度刀片对应切削参数条件下的实际切削摩擦系数。3)不同表面粗糙度刀片和切削参数对车削残余应力的影响。首先通过AdvantEdge有限元软件计算获得不同表面粗糙度刀片和对应切削参数条件的切削工件表面残余应力值。然后,通过X射线残余应力测试仪测量已加工工件表面残余应力值,分析刀片表面粗糙度和切削参数对工件加工表面残余应力的影响,最后建立工件加工表面残余应力的经验计算公式。4)不同表面粗糙度刀片和切削参数对应车削残余应力的后续车削变形仿真分析。利用ANSYS Workbench有限元软件建立薄壁筒件,在表层施加不同表面粗糙度刀片和切削参数对应的表面残余应力,并借助生死单元技术模拟切削过程,分析不同表面粗糙度刀片和切削参数的车削残余应力的后续车削薄壁筒变形的影响。综上,本文的研究为揭示刀片表面粗糙度和切削参数对薄壁筒车削残余应力的影响规律将提供理论参考。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG51
【部分图文】：
而且对工件最外层和次外层的应力大小和分布有了更严格的要求。逡逑残余应力不仅对薄壁类零件的使用寿命有影响，而且对其几何尺寸的稳定性逡逑有重要影响，如图１．１所不。因此，在加NQR成后，容易受到工件表面和亚表面逡逑残余应力的影响而导致二次变形［２１。目前对工件表面残余应力处理的方法有：热逡逑处理、喷丸、熨平、滚压等工艺方法，这些方法虽然在一定程度上可以控制表面逡逑残余应力，但是这些方法存在一定的缺陷，会使工件表面容易硬化，降低零件在逡逑工作状态中的冲击韧性，而且完成这些工艺的设备购置和维修费用比较昂贵。逡逑暴＾逡逑图１．１薄壁筒零件逡逑化学机械抛光（Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａ丨Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，邋ＣＭＰ）在精密加工和表面平坦逡逑化处理方面被广泛的应用，主要是其具有加工表面质量好、表面缺陷慨率低、无逡逑表面／亚表面损伤、小表面残余应力和应用成本低等优良特点。因此，采用ＣＭＰ逡逑抛光的方法对硬质合金刀片表面进行预处理
２．２．１邋ＣＭＰ抛光的影响因素逡逑化学机械抛光（ＣＭＰ）是一个多输入变量的动态过程１５８＿５９］。影响ＣＭＰb斯庵叔义狭康闹饕蛩赜校号坠庖骸⑴坠獠牧稀⑴坠饣团坠獾娴龋缤迹玻菜尽ｅ义暇龆ㄅ坠庵柿康墓ひ詹问饕校号坠庋沽Α⑴坠馐奔洹⑴坠馀套俸团坠忮义弦毫髁康取Ｅ坠獠牧系娜コ屎团坠獗砻嬷柿扛ひ詹问难∪∠⑾⑾喙亍３ゅ义弦詹问酝猓坠獾嬉彩怯跋炫坠庑屎团坠庵柿康耐鸵蛩兀坠怛虻淖橹徨义瞎埂⑽锢硖匦院托拚奔溆敕竭蓟岫耘坠庵剩剩常翰跋臁斯庖旱幕С煞质清义嫌跋炫坠庵柿孔钪匾囊蛩刂唬籕嫷呐坠庖撼煞郑坠庵柿亢托室不岱⑸义喜煌煌ǘ鹊呐坠庖憾詁斯庵柿康挠跋煲泊嫠煌吲ǘ惹榭鱿拢饕清义匣ё饔谜贾鞯甲饔茫团ǘ惹榭鱿拢饕腔底饔谜贾鞯甲饔谩ｅ义纤裕冢茫停信坠夤讨校坠庖旱母飨钍粜允怯跋旎в牖盗秸唏詈襄义锨榭龅闹匾蛩亍斯庖褐懈鞒煞值淖饔糜校海保┡坠饨橹剩褐饕龆ㄅ坠庖旱腻义险掣叫院湍チ５睦肷⒊潭龋唬玻╁澹穑鹊鹘诩粒阂虿煌呐坠獠牧闲枰呐坠饣肪巢诲义贤校鹊鹘诩林饕鹘谂坠庖旱乃峒疃龋唬常┗菏醇粒褐饕饔梦种票慌坠獠腻义狭显谂坠庖褐泄雀矗荒艽锏脚坠庵柿康男枨螅唬矗┠チ希耗チ系拇笮『团ㄥ义隙戎饕龆ㄅ坠獠牧系呐坠庵柿亢腿コ省Ｓ纱丝杉
本文编号：2826499
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG51
【部分图文】：
而且对工件最外层和次外层的应力大小和分布有了更严格的要求。逡逑残余应力不仅对薄壁类零件的使用寿命有影响，而且对其几何尺寸的稳定性逡逑有重要影响，如图１．１所不。因此，在加NQR成后，容易受到工件表面和亚表面逡逑残余应力的影响而导致二次变形［２１。目前对工件表面残余应力处理的方法有：热逡逑处理、喷丸、熨平、滚压等工艺方法，这些方法虽然在一定程度上可以控制表面逡逑残余应力，但是这些方法存在一定的缺陷，会使工件表面容易硬化，降低零件在逡逑工作状态中的冲击韧性，而且完成这些工艺的设备购置和维修费用比较昂贵。逡逑暴＾逡逑图１．１薄壁筒零件逡逑化学机械抛光（Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａ丨Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，邋ＣＭＰ）在精密加工和表面平坦逡逑化处理方面被广泛的应用，主要是其具有加工表面质量好、表面缺陷慨率低、无逡逑表面／亚表面损伤、小表面残余应力和应用成本低等优良特点。因此，采用ＣＭＰ逡逑抛光的方法对硬质合金刀片表面进行预处理
２．２．１邋ＣＭＰ抛光的影响因素逡逑化学机械抛光（ＣＭＰ）是一个多输入变量的动态过程１５８＿５９］。影响ＣＭＰb斯庵叔义狭康闹饕蛩赜校号坠庖骸⑴坠獠牧稀⑴坠饣团坠獾娴龋缤迹玻菜尽ｅ义暇龆ㄅ坠庵柿康墓ひ詹问饕校号坠庋沽Α⑴坠馐奔洹⑴坠馀套俸团坠忮义弦毫髁康取Ｅ坠獠牧系娜コ屎团坠獗砻嬷柿扛ひ詹问难∪∠⑾⑾喙亍３ゅ义弦詹问酝猓坠獾嬉彩怯跋炫坠庑屎团坠庵柿康耐鸵蛩兀坠怛虻淖橹徨义瞎埂⑽锢硖匦院托拚奔溆敕竭蓟岫耘坠庵剩剩常翰跋臁斯庖旱幕С煞质清义嫌跋炫坠庵柿孔钪匾囊蛩刂唬籕嫷呐坠庖撼煞郑坠庵柿亢托室不岱⑸义喜煌煌ǘ鹊呐坠庖憾詁斯庵柿康挠跋煲泊嫠煌吲ǘ惹榭鱿拢饕清义匣ё饔谜贾鞯甲饔茫团ǘ惹榭鱿拢饕腔底饔谜贾鞯甲饔谩ｅ义纤裕冢茫停信坠夤讨校坠庖旱母飨钍粜允怯跋旎в牖盗秸唏詈襄义锨榭龅闹匾蛩亍斯庖褐懈鞒煞值淖饔糜校海保┡坠饨橹剩褐饕龆ㄅ坠庖旱腻义险掣叫院湍チ５睦肷⒊潭龋唬玻╁澹穑鹊鹘诩粒阂虿煌呐坠獠牧闲枰呐坠饣肪巢诲义贤校鹊鹘诩林饕鹘谂坠庖旱乃峒疃龋唬常┗菏醇粒褐饕饔梦种票慌坠獠腻义狭显谂坠庖褐泄雀矗荒艽锏脚坠庵柿康男枨螅唬矗┠チ希耗チ系拇笮『团ㄥ义隙戎饕龆ㄅ坠獠牧系呐坠庵柿亢腿コ省Ｓ纱丝杉
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