纯铁薄壁零件车削残余应力及变形研究
发布时间：2020-12-28 10:50
纯铁材料具有优良的电磁性能,因此广泛应用于电工电子、国防、航空航天等领域中。对于由纯铁材料制成的薄壁零件,一方面由于纯铁材料的高塑性,切削加工性能较差,影响零件的表面质量和性能,另一方面由于薄壁的特征,在加工过程中易发生变形,而残余应力的重分布是造成零件加工变形的重要原因。因此,本文以纯铁薄壁零件为研究对象,通过理论分析、有限元仿真和实验测试等方法,研究了纯铁车削加工产生的残余应力,并分析了加工残余应力的重分布对薄壁零件变形的影响规律,为改进纯铁薄壁零件的加工工艺提供参考,具体的研究内容如下:（1）采用AdvantEdge有限元软件,建立了纯铁正交切削仿真模型,对影响纯铁加工残余应力的热力载荷进行了分析。基于切削机理,建立了正交切削中等效热力载荷的解析模型。在此基础上,考虑车削加工中刀尖圆角的影响,确定了车削加工过程中等效热力载荷和切削参数之间的函数关系。（2）建立了基于等效热力载荷的纯铁车削加工残余应力仿真模型。为了量化等效热力载荷,开展实际切削实验,测试了切削力系数、切屑变形系数、第三变形区刀具-工件接触长度以及热分配系数等相关参数,为仿真模型提供数据基础。通过仿真模型获得了纯铁加...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 加工残余应力的产生机理及影响因素
1.2.2 加工残余应力的预测方法
1.2.3 残余应力导致的薄壁零件变形
1.3 论文主要研究内容及结构
2 车削加工过程中的热力载荷建模与分析
2.1 正交切削的有限元仿真分析
2.1.1 正交切削仿真模型的建立
2.1.2 仿真模型中热力载荷分析
2.2 正交切削的等效热力载荷解析建模
2.2.1 等效力载荷建模
2.2.2 等效热载荷建模
2.3 车削加工的等效热力载荷建模
2.4 本章小结
3 基于等效热力载荷的加工残余应力仿真模型
3.1 模型概述
3.1.1 有限元模型的建立
3.1.2 等效热力载荷的加载
3.2 相关参数的实验标定
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 参数标定过程及结果
3.3 有限元仿真结果
3.3.1 仿真模型的参数设置
3.3.2 仿真结果分析
3.4 本章小结
4 纯铁车削加工残余应力的实验研究
4.1 加工残余应力的测试方法
4.1.1 X射线衍射法测试基本原理
4.1.2 实验方案和测试设备
4.1.3 测试结果和仿真结果的对比
4.2 切削参数对加工残余应力的影响
4.2.1 基于正交设计的试验方案
4.2.2 实验结果分析
4.3 刀具参数对加工残余应力的影响
4.3.1 刀尖圆角对加工残余应力的影响
4.3.2 刀具涂层对加工残余应力的影响
4.4 本章小结
5 加工残余应力对纯铁薄壁球壳变形的影响
5.1 基于映射法的变形仿真模型
5.1.1 映射法的基本原理
5.1.2 轴对称模型中映射法的实现过程
5.2 薄壁球壳变形仿真模型的建立
5.2.1 薄壁球壳加工残余应力场的构建
5.2.2 仿真模型的建立过程
5.3 仿真结果分析
5.3.1 加工不同表面时对加工变形的影响
5.3.2 切削参数对加工变形的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]机加工表面残余应力及其疲劳寿命评价的研究进展[J]. 何少杰,杨文玉,郭步鹏,周瑞虎. 表面技术. 2015(06)
[2]冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响[J]. 孔金星,邓飞,赵威,何宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[3]基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析[J]. 王永胜,胡青春. 工具技术. 2011(02)
[4]基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究[J]. 孙雅洲,刘海涛,卢泽生. 机械工程学报. 2011(01)
[5]薄壁零件切削变形的研究现状综述[J]. 马海龙,段辉,汤爱君. 机床与液压. 2010(09)
[6]纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究[J]. 包卫平,赵昱臻,李春明,任学平. 机械工程学报. 2010(04)
[7]车削加工残余应力的实验研究[J]. 孔庆华,于云鹤. 同济大学学报(自然科学版). 1999(05)
[8]切削加工表面残余应力的理论预测[J]. 胡华南,周泽华,陈澄洲. 中国机械工程. 1995(01)
博士论文
[1]残余应力作用下复杂曲面零件的变形分析、预测与实验研究[D]. 战崇华.华中科技大学 2017
[2]纯铁薄壁球壳精密车削技术基础研究[D]. 孔金星.南京航空航天大学 2016
[3]铝合金航空整体结构件加工变形机理与预测研究[D]. 黄晓明.山东大学 2015
[4]精密薄壁回转体零件加工残余应力及变形的研究[D]. 刘海涛.哈尔滨工业大学 2010
[5]航空铝合金厚板初始残余应力及其对铣削变形影响的基础研究[D]. 王树宏.南京航空航天大学 2005
[6]航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D]. 黄志刚.浙江大学 2003
[7]关于航空框类结构件铣削加工残余应力和变形机理的研究[D]. 王立涛.浙江大学 2003
硕士论文
[1]纯铁薄壁壳体精密车削变形预测与控制[D]. 王昊.大连理工大学 2018
[2]不锈钢切削加工残余应力预测研究[D]. 杨鸿志.华中科技大学 2014
[3]高速切削淬硬钢已加工表面白层和残余应力的预测与实验研究[D]. 孔维森.大连理工大学 2013
[4]刀—屑摩擦系数估计方法及切削参数对残余应力影响仿真研究[D]. 刘明贞.华中科技大学 2012
本文编号：2943626
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 加工残余应力的产生机理及影响因素
1.2.2 加工残余应力的预测方法
1.2.3 残余应力导致的薄壁零件变形
1.3 论文主要研究内容及结构
2 车削加工过程中的热力载荷建模与分析
2.1 正交切削的有限元仿真分析
2.1.1 正交切削仿真模型的建立
2.1.2 仿真模型中热力载荷分析
2.2 正交切削的等效热力载荷解析建模
2.2.1 等效力载荷建模
2.2.2 等效热载荷建模
2.3 车削加工的等效热力载荷建模
2.4 本章小结
3 基于等效热力载荷的加工残余应力仿真模型
3.1 模型概述
3.1.1 有限元模型的建立
3.1.2 等效热力载荷的加载
3.2 相关参数的实验标定
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 参数标定过程及结果
3.3 有限元仿真结果
3.3.1 仿真模型的参数设置
3.3.2 仿真结果分析
3.4 本章小结
4 纯铁车削加工残余应力的实验研究
4.1 加工残余应力的测试方法
4.1.1 X射线衍射法测试基本原理
4.1.2 实验方案和测试设备
4.1.3 测试结果和仿真结果的对比
4.2 切削参数对加工残余应力的影响
4.2.1 基于正交设计的试验方案
4.2.2 实验结果分析
4.3 刀具参数对加工残余应力的影响
4.3.1 刀尖圆角对加工残余应力的影响
4.3.2 刀具涂层对加工残余应力的影响
4.4 本章小结
5 加工残余应力对纯铁薄壁球壳变形的影响
5.1 基于映射法的变形仿真模型
5.1.1 映射法的基本原理
5.1.2 轴对称模型中映射法的实现过程
5.2 薄壁球壳变形仿真模型的建立
5.2.1 薄壁球壳加工残余应力场的构建
5.2.2 仿真模型的建立过程
5.3 仿真结果分析
5.3.1 加工不同表面时对加工变形的影响
5.3.2 切削参数对加工变形的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]机加工表面残余应力及其疲劳寿命评价的研究进展[J]. 何少杰,杨文玉,郭步鹏,周瑞虎. 表面技术. 2015(06)
[2]冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响[J]. 孔金星,邓飞,赵威,何宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[3]基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析[J]. 王永胜,胡青春. 工具技术. 2011(02)
[4]基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究[J]. 孙雅洲,刘海涛,卢泽生. 机械工程学报. 2011(01)
[5]薄壁零件切削变形的研究现状综述[J]. 马海龙,段辉,汤爱君. 机床与液压. 2010(09)
[6]纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究[J]. 包卫平,赵昱臻,李春明,任学平. 机械工程学报. 2010(04)
[7]车削加工残余应力的实验研究[J]. 孔庆华,于云鹤. 同济大学学报(自然科学版). 1999(05)
[8]切削加工表面残余应力的理论预测[J]. 胡华南,周泽华,陈澄洲. 中国机械工程. 1995(01)
博士论文
[1]残余应力作用下复杂曲面零件的变形分析、预测与实验研究[D]. 战崇华.华中科技大学 2017
[2]纯铁薄壁球壳精密车削技术基础研究[D]. 孔金星.南京航空航天大学 2016
[3]铝合金航空整体结构件加工变形机理与预测研究[D]. 黄晓明.山东大学 2015
[4]精密薄壁回转体零件加工残余应力及变形的研究[D]. 刘海涛.哈尔滨工业大学 2010
[5]航空铝合金厚板初始残余应力及其对铣削变形影响的基础研究[D]. 王树宏.南京航空航天大学 2005
[6]航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D]. 黄志刚.浙江大学 2003
[7]关于航空框类结构件铣削加工残余应力和变形机理的研究[D]. 王立涛.浙江大学 2003
硕士论文
[1]纯铁薄壁壳体精密车削变形预测与控制[D]. 王昊.大连理工大学 2018
[2]不锈钢切削加工残余应力预测研究[D]. 杨鸿志.华中科技大学 2014
[3]高速切削淬硬钢已加工表面白层和残余应力的预测与实验研究[D]. 孔维森.大连理工大学 2013
[4]刀—屑摩擦系数估计方法及切削参数对残余应力影响仿真研究[D]. 刘明贞.华中科技大学 2012
本文编号：2943626
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