氮化硅刀具车削灰铸铁的有限元仿真分析及实验验证

发布时间：2020-12-28 23:44

　　陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨、红硬性和化学稳定等特性,但是,完整的工艺数据需要通过试切实验完成,导致刀具消耗量大,耗时长。利用计算机的有限元仿真逐渐成为切削过程研究的有效方法,但主要集中在硬质合金刀具的切削仿真,缺乏对氮化硅陶瓷刀具仿真研究的详细数据。而且,需要对车削过程数据进行高效率的实时追踪和反复回分析,但因切削实验受限制于检测设备较难实现该过程。因此,通过计算机的有限元仿真软件模拟氮化硅陶瓷刀具车削灰铸铁的工艺过程,分析难加工灰铸铁HT250材料的切削力、切削温度和刀具磨损对切削性能的影响。本文根据有限元分析法的思想,结合实际工件及刀具材料的物理及力学性能,在Deform软件中建立了切削仿真的J-C本构模型、刀具的刚体本构模型、Usui磨损模型和热传导模型,仿真出灰铸铁HT250材料的车削过程,分析切削力、温度场分布和应力场分布,其目的是为陶瓷刀具的切削加工应用提供更完整的基础工艺数据。在论文中,基于Deform软件完成在不同切削参数下氮化硅刀具对灰铸铁HT250车削过程的仿真分析,通过分析切削力、温度场分布、应力场分布等模拟数据,可以推测出最优的切削工艺参数组合。而且,通过分析刀... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 氮化硅陶瓷刀具及HT250 材料的应用现状
        1.2.1 氮化硅陶瓷刀具的发展现状
        1.2.2 氮化硅陶瓷刀具的切削性能
        1.2.3 灰铸铁材料应用现状
    1.3 切削过程有限元分析的应用现状
        1.3.1 金属塑性成形有限元法
        1.3.2 国内外研究现状
    1.4 本课题研究的主要内容及方法
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 拟解决的关键问题
        1.4.3 研究方法
        1.4.4 技术路线
第二章 金属切削有限元仿真技术的理论基础
    2.1 计算机仿真技术应用
    2.2 有限元分析软件DEFORM的功能特色
        2.2.1 DEFORM的模块结构
        2.2.2 DEFORM的主要功能
    2.3 金属切削变形及有限元的基本理论
        2.3.1 金属切削层的变化规律
        2.3.2 有限应变弹塑性有限元分析
        2.3.3 分离准则
    2.4 本章小结
第三章 氮化硅刀具车削HT250 的建模过程及仿真方法
    3.1 切削材料的性能测试
        3.1.1 氮化硅陶瓷刀具材料性能
        3.1.2 HT250 工件材料性能
    3.2 仿真建模过程
        3.2.1 几何模型和网格划分
        3.2.2 工件本构模型
        3.2.3 刀片本构模型
        3.2.4 接触与摩擦建模
        3.2.5 热传导建模
    3.3 切削仿真步骤
        3.3.1 前处理过程
        3.3.2 后处理分析
    3.4 本章小结
第四章 切削参数对切削过程影响的仿真分析
    4.1 不同切削速度对切削过程的影响
        4.1.1 切削模拟过程
        4.1.2 切削力分析
        4.1.3 温度场分析
    4.2 不同切削深度对切削过程的影响
        4.2.1 切削模拟过程
        4.2.2 切削力分析
        4.2.3 温度场分析
        4.2.4 刀具等效应力分析
    4.3 不同进给速率对切削过程的影响
        4.3.1 切削模拟过程
        4.3.2 切削力分析
        4.3.3 温度场分析
    4.4 本章小结
第五章 氮化硅刀具车削HT250 的实验验证
    5.1 切削方案设计
        5.1.1 实验设备
        5.1.2 实验参数
        5.1.3 实验步骤
    5.2 切削结果及讨论
        5.2.1 实验数据结果
        5.2.2 切削结果数据讨论
    5.3 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：2944590