切削数值仿真在耐热钢精加工刀片设计中的应用研究

发布时间：2023-04-09 01:46

　　近几年,随着“中国制造2025”的提出,我国的切削刀具产业正如火如荼的发展,已经能够实现整体硬质合金钻头、铣刀等标准刀具及一些非标整体刀具的制备。目前,用于精密加工的整体硬质合金刀具已实现了国产化,但是数控刀片的国产化率一直难以提升,因此研究数控刀片设计方法对提高我国数控刀片开发能力和自主知识产权保护能力有着重要的理论意义和实用价值。本文针对数控刀片设计制造中存在的难题,基于耐热不锈钢2Cr12Ni4Mo3VNbN(简称Fe-Cr-Ni不锈钢)的精加工切削过程,利用数值仿真对数控刀片设计方法及优化方法进行研究。首先,建立车削仿真模型,分析数值仿真过程中材料本构模型、摩擦模型、热物理属性模型的作用机制,为了数控刀片的初步设计更高效和简洁,将整个三维的金属切削过程简化为二维切削过程,提出网格划分一致性解决方案,并提出优化切削仿真过程的评价指标和准则,为后续研究奠定理论基础。接着,提出数控刀片刃口几何参数优化流程,分析刀片刃口几何参数对切屑变形系数和刀片应力的影响,选用刀片应力和切屑变形系数作为评价指标对刀片前角和刃口半径进行优化,分析刀片前角和刃口半径对刀片应力或切屑变形系数的影响规律,综...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数值仿真在金属切削加工中的应用
        1.2.2 刃口几何参数优化或影响规律研究
        1.2.3 切屑形成与切屑折断研究
        1.2.4 刀杆角度对切削过程的影响研究
    1.3 课题研究内容及思路
        1.3.1 课题的研究思路
        1.3.2 论文的组成部分
第2章 车削仿真模型建立
    2.1 工件材料和刀片材料选取
    2.2 切削仿真模型建立
        2.2.1 材料本构模型
        2.2.2 刀—屑摩擦模型
        2.2.3 热物理属性模型
        2.2.4 传热模型
    2.3 模型简化及有限元网格划分
    2.4 仿真过程评价指标和准则
    2.5 本章小结
第3章 基于数值仿真的精加工刀片刃口参数优化
    3.1 工艺参数设计
    3.2 刀片刃口几何参数优化过程
    3.3 刀片刃口几何参数对仿真结果的影响
    3.4 刀片刃口几何参数优化结果分析
    3.5 本章小结
第4章 基于数值仿真的精加工刀片槽型几何参数优化
    4.1 刀片槽型几何参数分析
        4.1.1 刀片槽型几何结构
        4.1.2 切屑折断准则
    4.2 刀片槽型几何参数优化过程
    4.3 刀片槽型仿真结果处理
        4.3.1 仿真结果初步分析
        4.3.2 刀片槽型各个参数优化
    4.4 本章小结
第5章 基于数值仿真的精加工刀杆角度优化
    5.1 刀杆角度对车削过程的影响
        5.1.1 主偏角对车削过程的影响
        5.1.2 刃倾角对车削过程的影响
    5.2 刀杆角度对切屑形貌的影响
    5.3 刀杆角度的三维仿真模型建立
    5.4 刀杆角度的三维仿真结果分析
        5.4.1 刀杆角度对切削过程物理量的影响
        5.4.2 刀杆角度对切屑流出的影响
    5.5 本章小结
第6章 刀杆角度对切削过程优化结果的试验验证
    6.1 试验条件
    6.2 刀杆角度对切削力的影响
    6.3 刀杆角度对切屑形貌的影响
    6.4 刀杆角度对切削温度的影响
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果



本文编号：3786840