PCD刀具车削超硬铝合金的切削性能及参数优化研究
发布时间：2020-12-25 12:20
超硬铝合金因其高硬度、高强度、低密度和优良的机械性能等优点,被广泛应用于航空、航天、轨道交通和汽车等领域。PCD刀具具有硬度高、耐磨性良好、导热性好、热膨胀系数小、与有色金属亲和力小等特点,适用于有色金属的精加工与超精加工。本文以Al7075-T6为加工对象,运用仿真与试验相结合的方法,对PCD刀具车削超硬铝合金的切削力和表面粗糙度等切削性能展开了研究,并对切削参数进行了优化,主要研究内容如下:（1）进行了PCD刀具车削超硬铝合金的有限元仿真和实验验证。采用单因素试验法分析了刀具前角、后角和刀尖圆弧半径对三向动态切削力的影响程度及其变化规律,并基于分析结果对上述刀具几何参数进行了优选;采用正交试验法和单因素试验法分析了背吃刀量、进给量和切削速度对三向动态切削力的影响程度及其变化规律;通过车削实验验证了有限元仿真方法的合理性和结果的准确性。研究及其结果表明:前角取3°6°,后角取7°和刀尖圆弧半径取0.6 mm是较合理的PCD刀具几何参数;背吃刀量和进给量是影响PCD刀具车削超硬铝合金切削力的主要因素;三向动态切削力的有限元仿真准确性皆在90%以上。（2）开展了PC...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工具网格图
图 2.3 工件形状图 图 2.4 工件网格图Fig.2.3 Workpiece shape Fig.2.4 Workpiece meshc．划分工件网格和划分工具网格一样，划分工件网格的方法也有“使用绝对网格尺寸”和“使用相对网格尺”两种。由于不同切削用量所对应的工件简化模型的尺寸也不同，不适合采用“使用相对网尺寸”的方法。所以本文采用“使用绝对网格尺寸”的方法，网格大小设定为进给量的0%，工件网格如图 2.4 所示。d．设定工件材料DEFORM-3D 的材料库中有 Al7075-T6的本构模型和材料参数，所以不需要另外建立该料的本构模型或编辑其材料属性。在材料库中选择“Al7075-T6（machining）”并载入。（6）设定模拟控制参数进入模拟控制（Simulation Controls）步骤，在该步骤中设定模拟控制参数。将模拟步数定为 1000、步数储存增量设定为 50、切削弧长设定为 10，并勾选“使用 Usui 模式来计算
图 2.3 工件形状图 图 2.4 工件网格图Fig.2.3 Workpiece shape Fig.2.4 Workpiece meshc．划分工件网格和划分工具网格一样，划分工件网格的方法也有“使用绝对网格尺寸”和“使用相对网格尺”两种。由于不同切削用量所对应的工件简化模型的尺寸也不同，不适合采用“使用相对网尺寸”的方法。所以本文采用“使用绝对网格尺寸”的方法，网格大小设定为进给量的0%，工件网格如图 2.4 所示。d．设定工件材料DEFORM-3D 的材料库中有 Al7075-T6的本构模型和材料参数，所以不需要另外建立该料的本构模型或编辑其材料属性。在材料库中选择“Al7075-T6（machining）”并载入。（6）设定模拟控制参数进入模拟控制（Simulation Controls）步骤，在该步骤中设定模拟控制参数。将模拟步数定为 1000、步数储存增量设定为 50、切削弧长设定为 10，并勾选“使用 Usui 模式来计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP神经网络隐含层节点数确定方法研究[J]. 王嵘冰,徐红艳,李波,冯勇. 计算机技术与发展. 2018(04)
[2]铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响[J]. 闫海鹏,吴玉厚. 表面技术. 2017(07)
[3]基于混合粒子群算法的数控切削参数多目标优化[J]. 王宸,杨洋,袁海兵,王生怀. 现代制造工程. 2017(03)
[4]聚晶金刚石复合片[J]. 贾成厂,李尚劼. 金属世界. 2016(03)
[5]基于个体相似性评价策略的改进遗传算法[J]. 汤可宗,张彤,罗立民. 计算机应用与软件. 2016(03)
[6]300M超高强钢车削加工表面质量[J]. 张慧萍,张校雷,张洪霞,任毅,刘国梁. 表面技术. 2016(02)
[7]铣削力预测方法和影响因素综述[J]. 赵凯,刘战强. 机械科学与技术. 2015(08)
[8]国内外汽车轻量化技术讨论[J]. 蔡明,胡巧声,温媛媛. 汽车与配件. 2014(23)
[9]高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究[J]. 于静,贺秀萍,唐冰冰,李寿康. 工具技术. 2014(02)
[10]基于元胞粒子群算法的数控切削参数优化[J]. 李新鹏,张超勇,高亮,石杨. 计算机工程与应用. 2014(02)
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]高速断续加工过程工件及刀具瞬态切削温度的研究[D]. 姜芙林.山东大学 2015
[3]高速铣削铝合金7050-T7451表面质量及耐腐蚀性研究[D]. 仲照琳.山东大学 2015
[4]智能优化算法适用性研究及其在船舶工程中的应用[D]. 唐正茂.华中科技大学 2013
[5]基于虚拟加工车削参数优化方法的研究[D]. 吴菁.哈尔滨工业大学 2009
[6]高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D]. 付秀丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]粒子群优化算法的改进研究及其应用[D]. 张志宇.兰州交通大学 2017
[2]基于刀具磨损状态检测的铣削加工参数优化技术研究[D]. 刘毫.哈尔滨工业大学 2016
[3]车削工艺参数对铝合金211Z加工表面质量的影响[D]. 张蓉蓉.贵州大学 2016
[4]高速铣削铝锂合金切削力和表面粗糙度试验研究[D]. 吕岩.燕山大学 2016
[5]高速车削3Cr13不锈钢切削力及表面粗糙度研究[D]. 胡志远.湖南科技大学 2015
[6]切削参数对单点金刚石车削铝合金6061-T6表面糙度的影响[D]. 李啟定.广东工业大学 2015
[7]硬切削数据库及PCBN刀具性能评价体系[D]. 郑文娟.哈尔滨理工大学 2015
[8]超精密车削加工铝合金表面物理力学性能研究及工艺优化[D]. 吴宝森.哈尔滨工业大学 2014
[9]7075-T6铝合金超声振动车削有限元仿真及实验研究[D]. 栾晓明.湖南科技大学 2014
[10]高速切削镍基合金热力耦合有限元建模及分析[D]. 郭世杰.内蒙古工业大学 2013
本文编号：2937641
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工具网格图
图 2.3 工件形状图 图 2.4 工件网格图Fig.2.3 Workpiece shape Fig.2.4 Workpiece meshc．划分工件网格和划分工具网格一样，划分工件网格的方法也有“使用绝对网格尺寸”和“使用相对网格尺”两种。由于不同切削用量所对应的工件简化模型的尺寸也不同，不适合采用“使用相对网尺寸”的方法。所以本文采用“使用绝对网格尺寸”的方法，网格大小设定为进给量的0%，工件网格如图 2.4 所示。d．设定工件材料DEFORM-3D 的材料库中有 Al7075-T6的本构模型和材料参数，所以不需要另外建立该料的本构模型或编辑其材料属性。在材料库中选择“Al7075-T6（machining）”并载入。（6）设定模拟控制参数进入模拟控制（Simulation Controls）步骤，在该步骤中设定模拟控制参数。将模拟步数定为 1000、步数储存增量设定为 50、切削弧长设定为 10，并勾选“使用 Usui 模式来计算
图 2.3 工件形状图 图 2.4 工件网格图Fig.2.3 Workpiece shape Fig.2.4 Workpiece meshc．划分工件网格和划分工具网格一样，划分工件网格的方法也有“使用绝对网格尺寸”和“使用相对网格尺”两种。由于不同切削用量所对应的工件简化模型的尺寸也不同，不适合采用“使用相对网尺寸”的方法。所以本文采用“使用绝对网格尺寸”的方法，网格大小设定为进给量的0%，工件网格如图 2.4 所示。d．设定工件材料DEFORM-3D 的材料库中有 Al7075-T6的本构模型和材料参数，所以不需要另外建立该料的本构模型或编辑其材料属性。在材料库中选择“Al7075-T6（machining）”并载入。（6）设定模拟控制参数进入模拟控制（Simulation Controls）步骤，在该步骤中设定模拟控制参数。将模拟步数定为 1000、步数储存增量设定为 50、切削弧长设定为 10，并勾选“使用 Usui 模式来计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP神经网络隐含层节点数确定方法研究[J]. 王嵘冰,徐红艳,李波,冯勇. 计算机技术与发展. 2018(04)
[2]铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响[J]. 闫海鹏,吴玉厚. 表面技术. 2017(07)
[3]基于混合粒子群算法的数控切削参数多目标优化[J]. 王宸,杨洋,袁海兵,王生怀. 现代制造工程. 2017(03)
[4]聚晶金刚石复合片[J]. 贾成厂,李尚劼. 金属世界. 2016(03)
[5]基于个体相似性评价策略的改进遗传算法[J]. 汤可宗,张彤,罗立民. 计算机应用与软件. 2016(03)
[6]300M超高强钢车削加工表面质量[J]. 张慧萍,张校雷,张洪霞,任毅,刘国梁. 表面技术. 2016(02)
[7]铣削力预测方法和影响因素综述[J]. 赵凯,刘战强. 机械科学与技术. 2015(08)
[8]国内外汽车轻量化技术讨论[J]. 蔡明,胡巧声,温媛媛. 汽车与配件. 2014(23)
[9]高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究[J]. 于静,贺秀萍,唐冰冰,李寿康. 工具技术. 2014(02)
[10]基于元胞粒子群算法的数控切削参数优化[J]. 李新鹏,张超勇,高亮,石杨. 计算机工程与应用. 2014(02)
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]高速断续加工过程工件及刀具瞬态切削温度的研究[D]. 姜芙林.山东大学 2015
[3]高速铣削铝合金7050-T7451表面质量及耐腐蚀性研究[D]. 仲照琳.山东大学 2015
[4]智能优化算法适用性研究及其在船舶工程中的应用[D]. 唐正茂.华中科技大学 2013
[5]基于虚拟加工车削参数优化方法的研究[D]. 吴菁.哈尔滨工业大学 2009
[6]高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D]. 付秀丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]粒子群优化算法的改进研究及其应用[D]. 张志宇.兰州交通大学 2017
[2]基于刀具磨损状态检测的铣削加工参数优化技术研究[D]. 刘毫.哈尔滨工业大学 2016
[3]车削工艺参数对铝合金211Z加工表面质量的影响[D]. 张蓉蓉.贵州大学 2016
[4]高速铣削铝锂合金切削力和表面粗糙度试验研究[D]. 吕岩.燕山大学 2016
[5]高速车削3Cr13不锈钢切削力及表面粗糙度研究[D]. 胡志远.湖南科技大学 2015
[6]切削参数对单点金刚石车削铝合金6061-T6表面糙度的影响[D]. 李啟定.广东工业大学 2015
[7]硬切削数据库及PCBN刀具性能评价体系[D]. 郑文娟.哈尔滨理工大学 2015
[8]超精密车削加工铝合金表面物理力学性能研究及工艺优化[D]. 吴宝森.哈尔滨工业大学 2014
[9]7075-T6铝合金超声振动车削有限元仿真及实验研究[D]. 栾晓明.湖南科技大学 2014
[10]高速切削镍基合金热力耦合有限元建模及分析[D]. 郭世杰.内蒙古工业大学 2013
本文编号：2937641
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