钻削高强度合金钢断屑机理及振动特性研究
发布时间：2021-11-04 22:57
由于高强度合金钢属于“难加工材料”,其具有的特殊性在切削加工中存在断屑困难、单位面积上的切削力大、切削温度高及切削过程易振动失稳等问题。在对高强度钢孔加工的过程中,利用传统的切削试验方法来寻找适合加工材料的工艺参数费时耗力,效率低切削可控性差。针对上述问题,本文以钻削加工高强度合金钢34CrNi3MoV为主要研究内容,主要包括以下几个方面:首先,介绍了国内外对难加工材料钻削加工的现状,从微观和宏观的角度分析了切屑形成,变形和折断的过程,并建立了钻削切屑形态的评定指标,总结了切屑折断的主要影响因素。其次,本文观察了试验钢34CrNi3MoV的金相组织并分析了其化学成分和主要的力学性能。并根据钻削加工原理,基于AdvantEdge有限元仿真软件中建立了钻削该材料的仿真模型。利用单因素试验的方法研究了切削参数,刀具角度参数对切削力,切削温度,扭矩和切屑形态的影响,利用后处理软件测量了切屑几何参数计算相关形态评定指标,分析各因素对切屑形态的影响关系。然后,通过单因素试验对比仿真结果,进行误差分析验证了仿真模型的准确性。对比试验收集的切屑与仿真形成的切屑,两者具有高度相似性。得到切削参数对切屑形...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究意义
1.2 钻削高强度钢的研究现状
1.3 本文主要的研究内容
1.4 本章小结
第2章 钻削加工中切屑的形成、变形及折断
2.1 切屑的形成与折断
2.2 高速切削状态下的切屑变形理论
2.3 钻削加工切屑的形态评定指标
2.3.1 切屑压缩率
2.3.2 切屑断屑率
2.3.3 切屑的容积系数
2.3.4 切屑的卷曲系数
2.4 影响切屑折断的主要因素
2.5 本章小结
第3章 钻削高强度钢仿真建模及分析
3.1 有限元基本理论及软件介绍
3.2 高强度合金钢力学性能
3.2.1 34CrNi3MoV材料的研究现状
3.2.2 材料的化学成分及力学性能
3.3 基于AdvantEdge有限元软件钻削模型的建立
3.3.1 本构模型
3.3.2 网格及接触摩擦处理
3.3.3 切屑分离准则
3.4 钻削加工仿真结果分析
3.4.1 切屑几何表征分析
3.4.2 钻削力与转矩分析
3.4.3 钻削热分析
3.5 本章小结
第4章 钻削试验研究及仿真模型验证
4.1 试验目的
4.2 试验条件
4.2.1 工件材料
4.2.2 加工刀具
4.2.3 加工设备
4.2.4 切削力采集设备
4.2.5 钻削加工试验
4.3 试验方案
4.3.1 单因素试验方案
4.3.2 正交试验方案设计
4.4 试验结果与对比分析
4.4.1 切屑形态仿真与试验对比
4.4.2 切屑宏观形态分析
4.4.3 切削力与扭矩的对比分析
4.5 本章小结
第5章 钻削高强度钢振动特性分析
5.1 刀具有限元模态分析
5.2 动力学建模
5.3 动态切削厚度与动态切削力分析
5.3.1 动态切削厚度
5.3.2 动态切削力
5.4 切削稳定性分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成就
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]34CrNi3MoV锻件环状裂纹浅析[J]. 康永斌,樊应剑. 大型铸锻件. 2017(04)
[2]高压冷却下PCBN刀具切削高温合金切屑卷曲折断机理及试验研究[J]. 吴明阳,赵旭,陈勇,徐明,程耀楠,李录彬. 机械工程学报. 2017(09)
[3]EA4T钢的深孔钻削加工切削参数优化[J]. 沈学静,张亚波,乔丽平. 工具技术. 2016(11)
[4]炮钢铣削力正交试验与数值仿真[J]. 任青剑,万宏强,王新宇. 兵工自动化. 2016(09)
[5]炮钢材料动态本构模型及其验证[J]. 曾志银,高小科,刘朋科,喻华萨. 兵工学报. 2015(11)
[6]轴向振动钻削的断屑机理研究[J]. 马利杰,刘贯军,王贵成. 机械设计与制造. 2009(02)
[7]有限元仿真在金属切削加工中的应用[J]. 骆江锋. 现代制造工程. 2007(05)
[8]34CrNi3MoV钢贝氏体的形貌及孪晶亚结构[J]. 赵勇桃,刘宗昌,王玉峰. 包头钢铁学院学报. 2006(03)
[9]加快建设军民融合的国家创新体系[J]. 游光荣. 科学学与科学技术管理. 2005(11)
[10]高速切削超高强度合金钢时次表面层组织特性研究[J]. 赵文祥,龙震海,王西彬,王好臣. 航空材料学报. 2005(04)
博士论文
[1]高速切削锯齿形切屑形成过程与形成机理研究[D]. 苏国胜.山东大学 2011
[2]典型难加工材料钻削相关技术的基础研究[D]. 吴健.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[2]钻削典型难加工材料的断屑技术研究[D]. 向志杨.东北大学 2009
[3]切削颤振系统动态特性分析[D]. 陈延军.西北工业大学 2006
本文编号：3476568
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究意义
1.2 钻削高强度钢的研究现状
1.3 本文主要的研究内容
1.4 本章小结
第2章 钻削加工中切屑的形成、变形及折断
2.1 切屑的形成与折断
2.2 高速切削状态下的切屑变形理论
2.3 钻削加工切屑的形态评定指标
2.3.1 切屑压缩率
2.3.2 切屑断屑率
2.3.3 切屑的容积系数
2.3.4 切屑的卷曲系数
2.4 影响切屑折断的主要因素
2.5 本章小结
第3章 钻削高强度钢仿真建模及分析
3.1 有限元基本理论及软件介绍
3.2 高强度合金钢力学性能
3.2.1 34CrNi3MoV材料的研究现状
3.2.2 材料的化学成分及力学性能
3.3 基于AdvantEdge有限元软件钻削模型的建立
3.3.1 本构模型
3.3.2 网格及接触摩擦处理
3.3.3 切屑分离准则
3.4 钻削加工仿真结果分析
3.4.1 切屑几何表征分析
3.4.2 钻削力与转矩分析
3.4.3 钻削热分析
3.5 本章小结
第4章 钻削试验研究及仿真模型验证
4.1 试验目的
4.2 试验条件
4.2.1 工件材料
4.2.2 加工刀具
4.2.3 加工设备
4.2.4 切削力采集设备
4.2.5 钻削加工试验
4.3 试验方案
4.3.1 单因素试验方案
4.3.2 正交试验方案设计
4.4 试验结果与对比分析
4.4.1 切屑形态仿真与试验对比
4.4.2 切屑宏观形态分析
4.4.3 切削力与扭矩的对比分析
4.5 本章小结
第5章 钻削高强度钢振动特性分析
5.1 刀具有限元模态分析
5.2 动力学建模
5.3 动态切削厚度与动态切削力分析
5.3.1 动态切削厚度
5.3.2 动态切削力
5.4 切削稳定性分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成就
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]34CrNi3MoV锻件环状裂纹浅析[J]. 康永斌,樊应剑. 大型铸锻件. 2017(04)
[2]高压冷却下PCBN刀具切削高温合金切屑卷曲折断机理及试验研究[J]. 吴明阳,赵旭,陈勇,徐明,程耀楠,李录彬. 机械工程学报. 2017(09)
[3]EA4T钢的深孔钻削加工切削参数优化[J]. 沈学静,张亚波,乔丽平. 工具技术. 2016(11)
[4]炮钢铣削力正交试验与数值仿真[J]. 任青剑,万宏强,王新宇. 兵工自动化. 2016(09)
[5]炮钢材料动态本构模型及其验证[J]. 曾志银,高小科,刘朋科,喻华萨. 兵工学报. 2015(11)
[6]轴向振动钻削的断屑机理研究[J]. 马利杰,刘贯军,王贵成. 机械设计与制造. 2009(02)
[7]有限元仿真在金属切削加工中的应用[J]. 骆江锋. 现代制造工程. 2007(05)
[8]34CrNi3MoV钢贝氏体的形貌及孪晶亚结构[J]. 赵勇桃,刘宗昌,王玉峰. 包头钢铁学院学报. 2006(03)
[9]加快建设军民融合的国家创新体系[J]. 游光荣. 科学学与科学技术管理. 2005(11)
[10]高速切削超高强度合金钢时次表面层组织特性研究[J]. 赵文祥,龙震海,王西彬,王好臣. 航空材料学报. 2005(04)
博士论文
[1]高速切削锯齿形切屑形成过程与形成机理研究[D]. 苏国胜.山东大学 2011
[2]典型难加工材料钻削相关技术的基础研究[D]. 吴健.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[2]钻削典型难加工材料的断屑技术研究[D]. 向志杨.东北大学 2009
[3]切削颤振系统动态特性分析[D]. 陈延军.西北工业大学 2006
本文编号：3476568
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