硬质合金刀具切削高强度钢磨损特征的仿真研究
发布时间：2023-06-18 00:00
34CrNiMo6高强度钢材料具有较高的强度和硬度以及优越的抗疲劳性、抗冲击性,较好的低温韧性和回火脆性,所以广泛应用于桥梁、建筑、船舶、车辆、炮弹等各种对强度和韧性要求较高的工程结构和军工产品中。该材料的特性使它成为典型的难加工材料。在高强度钢的切削过程中,切削力大、切削温度高等因素加快了刀具磨损,造成了加工效率低和生产成本高等问题,极大地限制了高强度钢的生产应用。有效的预测与界定切削过程中刀具的磨损特征,提高产品的尺寸精度和生产效率,一直是国内外切削领域中一个急需解决的课题。有限元切削仿真技术的进步和应用为刀具磨损的预测奠定了基础,是实现本课题的关键与重点。课题主要是基于AdvantEdge限元仿真软件对切削过程中刀具磨损的特征展开研究。建立刀具磨损仿真模型并通过车削试验加以验证;通过正交仿真试验的方法分别分析刀具几何角度和切削参数对刀具磨损过程中切削力、切削温度及刀具后刀面磨损量的影响规律;建立切削参数关于切削力和切削温度的经验公式。在选择适合的高强度钢切削参数范围内,结果表明:(1)有限元仿真结果与试验结果整体趋势保持一致,验证了刀具磨损仿真模型的有效性。(2)刀具几何角度中切...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 高强度钢的概述
1.2.1 高强度钢的分类
1.2.2 高强度钢的加工特点
1.3 刀具磨损的研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 课题的主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 基于AdvantEdge切削仿真过程分析
2.1 AdvantEdge FEM介绍
2.2 AdvantEdge FEM切削仿真的关键技术
2.2.1 切削仿真模型设置
2.2.2 网格划分技术
2.2.3 材料的本构模型
2.2.4 损伤模型
2.2.5 接触摩擦模型
2.2.6 刀具的选择
2.2.7 仿真后处理
2.3 仿真结果
2.3.1 切削温度仿真
2.3.2 切削力仿真
2.3.3 刀具滑移速度仿真计算
2.4 本章小结
第3章 切削高强度钢刀具磨损模型的建立
3.1 刀具的磨损形态
3.2 刀具的磨损机理
3.2.1 磨料磨损
3.2.2 粘结磨损
3.2.3 扩散磨损
3.2.4 氧化磨损
3.3 常用刀具磨损模型特点分析
3.3.1 泰勒公式
3.3.2 村田和竹山磨损模型
3.3.3 Archard磨损模型
3.3.4 Usui磨损模型
3.4 刀具磨损仿真模型的建立
3.4.1 刀具磨损率的计算
3.4.2 基于Usui磨损模型常量的计算
3.5 本章小结
第4章 刀具磨损仿真模型有效性的试验验证
4.1 刀具磨损仿真分析流程
4.2 刀具磨损仿真过程分析
4.2.1 切削仿真参数设置
4.2.2 二维刀具磨损仿真
4.2.3 刀具磨损特征分析
4.2.4 三维刀具磨损仿真
4.3 切削试验条件
4.3.1 工件材料
4.3.2 刀具材料
4.3.3 加工机床
4.3.4 刀具磨损测量设备
4.4 试验结果
4.4.1 刀具的磨损形貌
4.4.2 刀具后刀面磨损量
4.4.3 刀具前刀面磨损位置
4.5 仿真与试验结果对比
4.5.1 切削力的对比
4.5.2 不同切削长度下前刀面磨损位置的对比
4.5.3 不同切削长度下后刀面磨损量的对比
4.6 本章小结
第5章 刀具几何角度对切削过程影响的仿真研究
5.1 刀具几何角度的功用
5.2 正交仿真实验方案设计
5.3 仿真实验结果极差分析
5.3.1 切削力正交实验结果极差分析
5.3.2 切削温度正交实验结果极差分析
5.3.3 刀具几何角度影响规律直观分析
5.4 仿真实验结果方差分析
5.4.1 切削力Fc方差分析
5.4.2 切削力Ff方差分析
5.4.3 切削温度T方差分析
5.5 刀具几何角度对刀具磨损的影响
5.5.1 后刀面磨损量的极差分析
5.5.2 后刀面磨损量的直观分析
5.6 本章小结
第6章 切削参数对切削过程影响的仿真研究
6.1 正交仿真实验方案设计
6.2 仿真实验结果极差分析
6.2.1 切削力正交实验结果的极差分析
6.2.2 切削温度正交实验结果的极差分析
6.2.3 切削参数影响规律的直观分析
6.3 仿真实验结果方差分析
6.3.1 切削力Fc方差分析
6.3.2 切削力Ff方差分析
6.3.3 切削温度T方差分析
6.4 建立切削力和切削温度的经验公式
6.5 切削参数对刀具磨损的影响
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3834394
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 高强度钢的概述
1.2.1 高强度钢的分类
1.2.2 高强度钢的加工特点
1.3 刀具磨损的研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 课题的主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 基于AdvantEdge切削仿真过程分析
2.1 AdvantEdge FEM介绍
2.2 AdvantEdge FEM切削仿真的关键技术
2.2.1 切削仿真模型设置
2.2.2 网格划分技术
2.2.3 材料的本构模型
2.2.4 损伤模型
2.2.5 接触摩擦模型
2.2.6 刀具的选择
2.2.7 仿真后处理
2.3 仿真结果
2.3.1 切削温度仿真
2.3.2 切削力仿真
2.3.3 刀具滑移速度仿真计算
2.4 本章小结
第3章 切削高强度钢刀具磨损模型的建立
3.1 刀具的磨损形态
3.2 刀具的磨损机理
3.2.1 磨料磨损
3.2.2 粘结磨损
3.2.3 扩散磨损
3.2.4 氧化磨损
3.3 常用刀具磨损模型特点分析
3.3.1 泰勒公式
3.3.2 村田和竹山磨损模型
3.3.3 Archard磨损模型
3.3.4 Usui磨损模型
3.4 刀具磨损仿真模型的建立
3.4.1 刀具磨损率的计算
3.4.2 基于Usui磨损模型常量的计算
3.5 本章小结
第4章 刀具磨损仿真模型有效性的试验验证
4.1 刀具磨损仿真分析流程
4.2 刀具磨损仿真过程分析
4.2.1 切削仿真参数设置
4.2.2 二维刀具磨损仿真
4.2.3 刀具磨损特征分析
4.2.4 三维刀具磨损仿真
4.3 切削试验条件
4.3.1 工件材料
4.3.2 刀具材料
4.3.3 加工机床
4.3.4 刀具磨损测量设备
4.4 试验结果
4.4.1 刀具的磨损形貌
4.4.2 刀具后刀面磨损量
4.4.3 刀具前刀面磨损位置
4.5 仿真与试验结果对比
4.5.1 切削力的对比
4.5.2 不同切削长度下前刀面磨损位置的对比
4.5.3 不同切削长度下后刀面磨损量的对比
4.6 本章小结
第5章 刀具几何角度对切削过程影响的仿真研究
5.1 刀具几何角度的功用
5.2 正交仿真实验方案设计
5.3 仿真实验结果极差分析
5.3.1 切削力正交实验结果极差分析
5.3.2 切削温度正交实验结果极差分析
5.3.3 刀具几何角度影响规律直观分析
5.4 仿真实验结果方差分析
5.4.1 切削力Fc方差分析
5.4.2 切削力Ff方差分析
5.4.3 切削温度T方差分析
5.5 刀具几何角度对刀具磨损的影响
5.5.1 后刀面磨损量的极差分析
5.5.2 后刀面磨损量的直观分析
5.6 本章小结
第6章 切削参数对切削过程影响的仿真研究
6.1 正交仿真实验方案设计
6.2 仿真实验结果极差分析
6.2.1 切削力正交实验结果的极差分析
6.2.2 切削温度正交实验结果的极差分析
6.2.3 切削参数影响规律的直观分析
6.3 仿真实验结果方差分析
6.3.1 切削力Fc方差分析
6.3.2 切削力Ff方差分析
6.3.3 切削温度T方差分析
6.4 建立切削力和切削温度的经验公式
6.5 切削参数对刀具磨损的影响
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
本文编号：3834394
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