变硬度模具钢切削性能有限元分析与试验研究
发布时间：2022-01-25 18:37
模具是先进制造业中重要的基础工艺装备,而切削加工技术是模具制造的关键技术之一,直接反映着模具的制造水平。由于结构特征和功能需求,大型覆盖件模具往往采用多硬度材料拼接而成;经再制造修复后的模具也会出现硬度变化的异质化材质。若采用单一硬度材料的加工工艺对此类变硬度材料进行切削加工,工件表面一致性、刀具寿命及切削速率将受到较大影响。为改善加工质量,降低生产成本,提高加工效率,开展考虑材料硬度变化对切削加工性能的影响研究,有一定的理论意义和实用价值。本文采用有限元仿真和试验相结合的方法,探究变硬度模具钢的切削性能,主要研究内容如下:（1）建立考虑犁削作用的拼接硬度Cr12MoV模具钢切削仿真模型;探究切削速度、进给量对切屑形貌的影响以及材料硬度对切削应力、切削温度、材料等效塑性应变、材料损伤的影响。利用矩阵分析法,以切削力突变值和材料去除率为考察指标,对切削参数进行多目标优化,并验证优化结果的正确性。（2）以Cr12MoV激光熔覆件为研究对象,从微观组织结构角度阐释材料的硬度分布规律;并基于此硬度分布,建立变硬度次摆线铣削仿真模型;采用单因素分析法,从切削热、切削力、残余应力方面研究材料硬度分...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 模具钢激光熔覆性能的研究现状
1.3 考虑材料硬度的切削机理研究现状
1.3.1 单一硬度材料的切削机理
1.3.2 变硬度材料的切削机理
1.4 课题来源
1.5 本文主要研究内容
第2章 拼接硬度Cr12MoV切削性能分析及参数优化
2.1 有限元仿真模型
2.1.1 材料本构模型
2.1.2 材料参数
2.1.3 仿真几何模型
2.2 试验结果分析
2.2.1 切削速度对切屑形貌的影响
2.2.2 进给量对切屑形貌的影响
2.2.3 切削过程的性能参数分析
2.2.4 各组试验的切削力
2.3 基于矩阵分析的切削参数优化
2.3.1 矩阵分析方法
2.3.2 切削参数优化结果
2.4 本章小结
第3章 面向激光熔覆件的变硬度材料铣削仿真建模
3.1 单一硬度材料铣削仿真模型
3.2 激光熔覆件的硬度分布
3.2.1 单道熔覆层的硬度分布
3.2.2 多道多层熔覆层的硬度分布
3.3 变硬度材料铣削仿真模型
3.4 本章小结
第4章 变硬度Cr12MoV钢的铣削仿真分析
4.1 材料硬度分布对切削性能的影响
4.1.1 不同硬度分布下的刀具温度
4.1.2 不同硬度分布下的切削力
4.1.3 不同硬度分布下的表面残余应力
4.2 切削速度对切削性能的影响
4.2.1 不同切削速度下的刀具温度
4.2.2 不同切削速度下的切削力
4.2.3 不同切削速度下的表面残余应力
4.3 背吃刀量对切削性能的影响
4.3.1 不同背吃刀量下的刀具温度
4.3.2 不同背吃刀量下的切削力
4.3.3 不同背吃刀量下的表面残余应力
4.4 进给量对切削性能的影响
4.4.1 不同进给量下的刀具温度
4.4.2 不同进给量下的切削力
4.4.3 不同进给量下的表面残余应力
4.5 本章小结
第5章 Cr12MoV激光熔覆件铣削性能试验研究
5.1 试验条件
5.2 试验方案
5.3 试验结果与分析
5.3.1 铣削振动性能分析
5.3.2 加工表面形貌对比
5.3.3 表面粗糙度的变化规律
5.4 基于灰色关联分析的铣削参数优化
5.4.1 量纲归一化
5.4.2 计算灰色关联度
5.4.3 优化结果
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A (攻读硕士学位期间发表的论文)
附录 B (各参数组合下的灰色关联度)
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Cr3C2/Ni基复合涂层的磨削特性[J]. 戴秋莲,张杰,尤芳怡. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[2]激光增材制造316L不锈钢熔覆层残余应力的数值模拟研究[J]. 龚丞,王丽芳,朱刚贤,宋天麟. 应用激光. 2018(03)
[3]2018年汽车模具行业现状分析高端模具依然稀缺[J]. 模具制造. 2018(06)
[4]基于广义BP神经网络的切削颤振识别研究[J]. 谢锋云,江炜文,陈红年,谢三毛,李雪萌,刘博文. 振动与冲击. 2018(05)
[5]新时代中国特色再制造的创新发展[J]. 徐滨士. 中国表面工程. 2018(01)
[6]考虑刀具底刃切削的CFRP铣削力精确建模研究[J]. 庆华楠,和延立,张圣光,朱胜伟,王大振. 机械科学与技术. 2018(04)
[7]面向铣削力控制的凸曲面拼接模具硬态铣削工艺优化[J]. 岳彩旭,朱磊,刘俊,冯磊,姜男. 机械科学与技术. 2018(04)
[8]汽车覆盖件拼接模具硬态铣削过程的动态特性[J]. 岳彩旭,高海宁,张海涛,刘献礼. 振动.测试与诊断. 2017(04)
[9]微织构刀具DEFORM-3D切削性能仿真分析及实验研究（英文）[J]. 徐明刚,黄文勇,张振,李旻宣,刘贵珍,赵洁明,葛星. 机床与液压. 2016(24)
[10]基于铣削力突变的拼接模具硬态铣削工艺优化[J]. 岳彩旭,张海涛,马晶,刘献礼. 沈阳工业大学学报. 2017(02)
博士论文
[1]汽车覆盖件模具高速切削加工过程的数值模拟与关键工艺技术研究[D]. 阮景奎.浙江大学 2007
[2]高速铣削加工表面质量的研究[D]. 王素玉.山东大学 2006
硕士论文
[1]基于等效刀具参数的Cr12MoV模具钢铣削性能有限元分析[D]. 肖珞琼.湖南大学 2017
[2]考虑材料硬度影响的切削机理分析及切削仿真平台开发[D]. 陶琪.湖南大学 2017
[3]基于Cr12MoV的激光熔覆技术研究[D]. 郝延杰.辽宁工业大学 2016
[4]Cr12MoV模具钢表面激光熔覆层组织及性能研究[D]. 艾铭杰.山东大学 2015
[5]激光熔覆铁基耐磨涂层的组织与性能研究[D]. 乔虹.北京工业大学 2014
[6]拼接淬硬钢铣削过程数值模拟及稳定性研究[D]. 周浩东.浙江工业大学 2013
[7]拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究[D]. 吴俊谦.浙江工业大学 2012
[8]多硬度拼接淬硬钢球头铣削有限元仿真及实验研究[D]. 汤永江.浙江工业大学 2011
[9]P20钢表面毫米级缺陷大功率CO2激光修复研究[D]. 王媛媛.上海交通大学 2010
本文编号：3609026
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 模具钢激光熔覆性能的研究现状
1.3 考虑材料硬度的切削机理研究现状
1.3.1 单一硬度材料的切削机理
1.3.2 变硬度材料的切削机理
1.4 课题来源
1.5 本文主要研究内容
第2章 拼接硬度Cr12MoV切削性能分析及参数优化
2.1 有限元仿真模型
2.1.1 材料本构模型
2.1.2 材料参数
2.1.3 仿真几何模型
2.2 试验结果分析
2.2.1 切削速度对切屑形貌的影响
2.2.2 进给量对切屑形貌的影响
2.2.3 切削过程的性能参数分析
2.2.4 各组试验的切削力
2.3 基于矩阵分析的切削参数优化
2.3.1 矩阵分析方法
2.3.2 切削参数优化结果
2.4 本章小结
第3章 面向激光熔覆件的变硬度材料铣削仿真建模
3.1 单一硬度材料铣削仿真模型
3.2 激光熔覆件的硬度分布
3.2.1 单道熔覆层的硬度分布
3.2.2 多道多层熔覆层的硬度分布
3.3 变硬度材料铣削仿真模型
3.4 本章小结
第4章 变硬度Cr12MoV钢的铣削仿真分析
4.1 材料硬度分布对切削性能的影响
4.1.1 不同硬度分布下的刀具温度
4.1.2 不同硬度分布下的切削力
4.1.3 不同硬度分布下的表面残余应力
4.2 切削速度对切削性能的影响
4.2.1 不同切削速度下的刀具温度
4.2.2 不同切削速度下的切削力
4.2.3 不同切削速度下的表面残余应力
4.3 背吃刀量对切削性能的影响
4.3.1 不同背吃刀量下的刀具温度
4.3.2 不同背吃刀量下的切削力
4.3.3 不同背吃刀量下的表面残余应力
4.4 进给量对切削性能的影响
4.4.1 不同进给量下的刀具温度
4.4.2 不同进给量下的切削力
4.4.3 不同进给量下的表面残余应力
4.5 本章小结
第5章 Cr12MoV激光熔覆件铣削性能试验研究
5.1 试验条件
5.2 试验方案
5.3 试验结果与分析
5.3.1 铣削振动性能分析
5.3.2 加工表面形貌对比
5.3.3 表面粗糙度的变化规律
5.4 基于灰色关联分析的铣削参数优化
5.4.1 量纲归一化
5.4.2 计算灰色关联度
5.4.3 优化结果
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A (攻读硕士学位期间发表的论文)
附录 B (各参数组合下的灰色关联度)
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Cr3C2/Ni基复合涂层的磨削特性[J]. 戴秋莲,张杰,尤芳怡. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[2]激光增材制造316L不锈钢熔覆层残余应力的数值模拟研究[J]. 龚丞,王丽芳,朱刚贤,宋天麟. 应用激光. 2018(03)
[3]2018年汽车模具行业现状分析高端模具依然稀缺[J]. 模具制造. 2018(06)
[4]基于广义BP神经网络的切削颤振识别研究[J]. 谢锋云,江炜文,陈红年,谢三毛,李雪萌,刘博文. 振动与冲击. 2018(05)
[5]新时代中国特色再制造的创新发展[J]. 徐滨士. 中国表面工程. 2018(01)
[6]考虑刀具底刃切削的CFRP铣削力精确建模研究[J]. 庆华楠,和延立,张圣光,朱胜伟,王大振. 机械科学与技术. 2018(04)
[7]面向铣削力控制的凸曲面拼接模具硬态铣削工艺优化[J]. 岳彩旭,朱磊,刘俊,冯磊,姜男. 机械科学与技术. 2018(04)
[8]汽车覆盖件拼接模具硬态铣削过程的动态特性[J]. 岳彩旭,高海宁,张海涛,刘献礼. 振动.测试与诊断. 2017(04)
[9]微织构刀具DEFORM-3D切削性能仿真分析及实验研究（英文）[J]. 徐明刚,黄文勇,张振,李旻宣,刘贵珍,赵洁明,葛星. 机床与液压. 2016(24)
[10]基于铣削力突变的拼接模具硬态铣削工艺优化[J]. 岳彩旭,张海涛,马晶,刘献礼. 沈阳工业大学学报. 2017(02)
博士论文
[1]汽车覆盖件模具高速切削加工过程的数值模拟与关键工艺技术研究[D]. 阮景奎.浙江大学 2007
[2]高速铣削加工表面质量的研究[D]. 王素玉.山东大学 2006
硕士论文
[1]基于等效刀具参数的Cr12MoV模具钢铣削性能有限元分析[D]. 肖珞琼.湖南大学 2017
[2]考虑材料硬度影响的切削机理分析及切削仿真平台开发[D]. 陶琪.湖南大学 2017
[3]基于Cr12MoV的激光熔覆技术研究[D]. 郝延杰.辽宁工业大学 2016
[4]Cr12MoV模具钢表面激光熔覆层组织及性能研究[D]. 艾铭杰.山东大学 2015
[5]激光熔覆铁基耐磨涂层的组织与性能研究[D]. 乔虹.北京工业大学 2014
[6]拼接淬硬钢铣削过程数值模拟及稳定性研究[D]. 周浩东.浙江工业大学 2013
[7]拼接淬硬钢球头铣削力建模仿真及试验研究[D]. 吴俊谦.浙江工业大学 2012
[8]多硬度拼接淬硬钢球头铣削有限元仿真及实验研究[D]. 汤永江.浙江工业大学 2011
[9]P20钢表面毫米级缺陷大功率CO2激光修复研究[D]. 王媛媛.上海交通大学 2010
本文编号：3609026
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3609026.html
