AM60镁合金精密车削性能研究及残余应力分析
发布时间：2021-04-16 08:00
镁合金作为一种新型材料被普遍应用于航天、国防、军工、生物工程、微电子工程等行业,但随着对其工件质量及精度要求越来越高,对镁合金精密/超精密加工的需求也日益迫切。如今工厂车间里对镁合金的加工往往都是凭借加工铝合金的经验或以往的加工经验来选择切削参数,但对工件性能和表面形貌往往无法满足,并且对要求精度较高的零件进行实验,得到的是该批次零件的合理参数,无法满足其它镁合金精密零件的需要。本文从论述课题来源及研究背景入手,并通过分析国内外研究现状,确定AM60镁合金精密车削的研究内容及意义,最后确定论文的技术路线和论文结构。首先,对AM60镁合金精密切削过程进行数值仿真研究,建立二维、三维仿真车削模型,并详细阐述切削用量和刀具参数对切削温度、切削力、切屑的影响及对残余应力分布的影响规律;其次,在分析精密切削仿真过程的基础上,建立切削理论模型,并研究了主剪切面上本构方程、切削温度、应变与剪切角的关系,建立最小深度的模型,并通过对切屑表面进行扫描对其模型进行验证。最后,运用线性回归分析法进行实验研究,对车削加工中所遇到的问题进行处理分析,并对已加工工件表面形貌及残余应力进行研究,总结归纳切削用量对表...
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
2.2 AM60镁合金三维切削仿真基于模拟设定切削参数(切削速度 100 m/min、切削深度 0.01 mm、进给15 mm/r)，对 AM60 镁合金材料进行切削过程仿真，模拟过程如图 2-4 所示切削模拟过程开始阶段，刀具挤压工件，在工件上形成一个突起，此时由料本身的塑性变形，就会产生拉应力，作为主切削力。之后，突起长度开加，逐步与刀具前面分离，此时加工过程逐渐进入到稳态阶段，随后突起增长逐渐形成一个卷曲的切屑。当刀具前进到一定长度时，断裂方程开始，此时切屑分离。刀具继续前进，如此循环，形成整个切削过程。
(c) 切屑打卷 (d) 切屑分离图 2-4 AM60 镁合金超精密车削过程仿真2.3 AM60镁合金二维切削仿真在 AM60 镁合金车削仿真中，图 2-5(a)是从实际加工的角度上观察的模图中被加工材料与刀具之间的运动是相对的，假设被切除工件材料不发，那么它在截面上的投影为一矩形，当工件材料发生转动时，此时会产个矩形截面，把这些截面根据有限元离散理论进行叠加，就会形成一个三维工件，所以当把工件沿着刀具进给方向展开后可以简化为矩形。因维加工模型可转化为简单的二维平面模型，为建立二维切削有限元模型理论依据。在图 2-5(b)中工件模型为一矩形平面，而刀具模型包含了前角、刃口半径等几个参数。此二维模型也采用公式 2-1 所得 Johnson-Cook 程，刀具材料选用单点金刚石。在图 2-5(b)中，标注的蓝色区域为材料去，余下的为工件未去除部分，黄色部分为刀具刃口部分，对刀具和工件
【参考文献】：
期刊论文
[1]AZ91D镁合金高速铣削表面完整性研究[J]. 张宏基,葛媛媛. 兵器材料科学与工程. 2017(05)
[2]旁路电流对镁合金非熔化极气体保护焊接熔池及其残余应力的影响[J]. 向月,马国红,朱小玲,叶佳. 上海交通大学学报. 2016(10)
[3]镁合金双向挤压—螺旋变形的数值模拟与实验研究[J]. 卢立伟,尹振入,胡少华,刘龙飞,石东风,杨碧莲. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[4]新材料在汽车轻量化技术中的运用[J]. 孙海影. 科技风. 2016(07)
[5]切削速度对AZ31镁合金高速切削切屑形成的影响[J]. 刘龙飞,胡少华,卢立伟. 稀有金属. 2016(07)
[6]硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验[J]. 常艳艳,孙涛,李增强. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[7]基于AdvantEdge的7050铝合金切削参数优化及实验研究[J]. 廖玉松,韩江. 系统仿真学报. 2015(07)
[8]镁合金防腐涂层微观形貌及残余应力研究[J]. 靳磊,周国栋,姜春竹,周海滨,尚凯文. 热喷涂技术. 2015(01)
[9]基于DEFORM-3D的难加工材料切削性能比较[J]. 胡小康,张新慈. 苏州科技学院学报(自然科学版). 2014(04)
[10]基于正交切削理论的航空钛合金切削加工本构模型构建[J]. 杨勇,朱卫卫,李明. 中国有色金属学报. 2014(05)
博士论文
[1]基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究[D]. 杨东.山东大学 2017
[2]不锈钢加工中切削力分析预测研究[D]. 李炳林.华中科技大学 2012
[3]铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究[D]. 周军.山东大学 2010
硕士论文
[1]AZ31b镁合金微铣削力及加工机理的研究[D]. 何启东.太原理工大学 2017
[2]Mg-1.5Zn-0.2Zr（Mn）-0.2Ce（Cu）合金组织与性能的研究[D]. 魏新.重庆大学 2017
[3]基于正交试验的45钢车削表面粗糙度的研究[D]. 魏铁军.苏州大学 2016
[4]压铸镁合金双面激光冲击强化残余应力和拉伸性能研究[D]. 王长雨.江苏大学 2016
[5]均匀化退火对ME21镁合金挤压板组织和性能及机加工变形的影响[D]. 彭龙飞.重庆大学 2016
[6]稀土镁合金板材淬火残余应力研究[D]. 廖洪彬.北京有色金属研究总院 2013
[7]基于DEFORM-3D的钛合金TC4切削残余应力分析[D]. 牛阿慧.太原科技大学 2013
[8]基于不等分剪切区的Merchant切削模型的研究与应用[D]. 刘传江.华中科技大学 2013
[9]镁合金功率超声振动车削装置设计与仿真分析[D]. 赵亮.中北大学 2010
[10]切削力建模方法及仿真研究[D]. 刘军海.西安理工大学 2009
本文编号：3141051
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
2.2 AM60镁合金三维切削仿真基于模拟设定切削参数(切削速度 100 m/min、切削深度 0.01 mm、进给15 mm/r)，对 AM60 镁合金材料进行切削过程仿真，模拟过程如图 2-4 所示切削模拟过程开始阶段，刀具挤压工件，在工件上形成一个突起，此时由料本身的塑性变形，就会产生拉应力，作为主切削力。之后，突起长度开加，逐步与刀具前面分离，此时加工过程逐渐进入到稳态阶段，随后突起增长逐渐形成一个卷曲的切屑。当刀具前进到一定长度时，断裂方程开始，此时切屑分离。刀具继续前进，如此循环，形成整个切削过程。
(c) 切屑打卷 (d) 切屑分离图 2-4 AM60 镁合金超精密车削过程仿真2.3 AM60镁合金二维切削仿真在 AM60 镁合金车削仿真中，图 2-5(a)是从实际加工的角度上观察的模图中被加工材料与刀具之间的运动是相对的，假设被切除工件材料不发，那么它在截面上的投影为一矩形，当工件材料发生转动时，此时会产个矩形截面，把这些截面根据有限元离散理论进行叠加，就会形成一个三维工件，所以当把工件沿着刀具进给方向展开后可以简化为矩形。因维加工模型可转化为简单的二维平面模型，为建立二维切削有限元模型理论依据。在图 2-5(b)中工件模型为一矩形平面，而刀具模型包含了前角、刃口半径等几个参数。此二维模型也采用公式 2-1 所得 Johnson-Cook 程，刀具材料选用单点金刚石。在图 2-5(b)中，标注的蓝色区域为材料去，余下的为工件未去除部分，黄色部分为刀具刃口部分，对刀具和工件
【参考文献】：
期刊论文
[1]AZ91D镁合金高速铣削表面完整性研究[J]. 张宏基,葛媛媛. 兵器材料科学与工程. 2017(05)
[2]旁路电流对镁合金非熔化极气体保护焊接熔池及其残余应力的影响[J]. 向月,马国红,朱小玲,叶佳. 上海交通大学学报. 2016(10)
[3]镁合金双向挤压—螺旋变形的数值模拟与实验研究[J]. 卢立伟,尹振入,胡少华,刘龙飞,石东风,杨碧莲. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[4]新材料在汽车轻量化技术中的运用[J]. 孙海影. 科技风. 2016(07)
[5]切削速度对AZ31镁合金高速切削切屑形成的影响[J]. 刘龙飞,胡少华,卢立伟. 稀有金属. 2016(07)
[6]硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验[J]. 常艳艳,孙涛,李增强. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[7]基于AdvantEdge的7050铝合金切削参数优化及实验研究[J]. 廖玉松,韩江. 系统仿真学报. 2015(07)
[8]镁合金防腐涂层微观形貌及残余应力研究[J]. 靳磊,周国栋,姜春竹,周海滨,尚凯文. 热喷涂技术. 2015(01)
[9]基于DEFORM-3D的难加工材料切削性能比较[J]. 胡小康,张新慈. 苏州科技学院学报(自然科学版). 2014(04)
[10]基于正交切削理论的航空钛合金切削加工本构模型构建[J]. 杨勇,朱卫卫,李明. 中国有色金属学报. 2014(05)
博士论文
[1]基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究[D]. 杨东.山东大学 2017
[2]不锈钢加工中切削力分析预测研究[D]. 李炳林.华中科技大学 2012
[3]铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究[D]. 周军.山东大学 2010
硕士论文
[1]AZ31b镁合金微铣削力及加工机理的研究[D]. 何启东.太原理工大学 2017
[2]Mg-1.5Zn-0.2Zr（Mn）-0.2Ce（Cu）合金组织与性能的研究[D]. 魏新.重庆大学 2017
[3]基于正交试验的45钢车削表面粗糙度的研究[D]. 魏铁军.苏州大学 2016
[4]压铸镁合金双面激光冲击强化残余应力和拉伸性能研究[D]. 王长雨.江苏大学 2016
[5]均匀化退火对ME21镁合金挤压板组织和性能及机加工变形的影响[D]. 彭龙飞.重庆大学 2016
[6]稀土镁合金板材淬火残余应力研究[D]. 廖洪彬.北京有色金属研究总院 2013
[7]基于DEFORM-3D的钛合金TC4切削残余应力分析[D]. 牛阿慧.太原科技大学 2013
[8]基于不等分剪切区的Merchant切削模型的研究与应用[D]. 刘传江.华中科技大学 2013
[9]镁合金功率超声振动车削装置设计与仿真分析[D]. 赵亮.中北大学 2010
[10]切削力建模方法及仿真研究[D]. 刘军海.西安理工大学 2009
本文编号：3141051
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