高速铣削模具钢Cr12MoV的切削温度及刀具磨损研究

发布时间：2017-06-26 02:20

  本文关键词：高速铣削模具钢Cr12MoV的切削温度及刀具磨损研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代制造业的快速发展,模具的需求量大幅度增加,应用领域也不断扩大,这就对模具制造行业提出了更高的要求。其中,模具钢Cr12Mo V因其具有高硬度、耐磨性和淬透性好等优点被广泛应用于模具的制造。目前对于模具钢Cr12Mo V的研究多集中在车削方面,但对于加工精度要求较高的表面,车削不能满足加工精度的要求。因此,有必要对铣削模具钢Cr12Mo V的机理进行更多的分析研究。本文以高速铣削模具钢Cr12Mo V为研究对象,采用理论研究及有限元仿真的方法对其切削机理展开研究,主要的研究内容及成果为:(1)利用DEFORM-3D软件对刀具(TiN涂层刀具、PCBN刀具及Al2O3基陶瓷刀具)铣削模具钢Cr12Mo V在三组切削用量下进行仿真,对比分析三种材料刀具在三组切削用量下切削温度及刀具磨损的变化规律。研究结果表明:切削温度及刀具磨损的最大值出现在切削刃处,Al2O3基陶瓷刀具的切削温度及磨损量明显高于TiN涂层刀具和PCBN刀具,随着切削用量的增大,Al2O3基陶瓷刀具切削温度及磨损量的增幅也高于TiN涂层刀具和PCBN刀具。通过对刀具做点跟踪分析可知,切削温度与刀具的磨损有直接的关系,切削温度越高其刀具磨损就越大。因此,铣削模具钢Cr12Mo V时建议选用PCBN刀具或TiN涂层刀具。(2)根据PCBN刀具铣削模具钢Cr12Mo V建立的切削用量正交试验表进行仿真分析,运用MATLAB软件对仿真结果进行多元线性回归分析,得到铣削模具钢Cr12Mo V切削温度的预测模型为12.03 0.01 0.006c p?=7.6v f a。利用极差分析法得出切削用量影响切削温度的主次顺序及最优组合。(3)以固体热传导定律为基础,通过热源温度场迭加法(持续无限大面热源温度场求解公式),结合高速端面铣削的特点,建立了高速铣削工件已加工表面上任一点在任一时刻的温升数学解析模型。
【关键词】：高速铣削 有限元 解析法 切削温度 刀具磨损
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景及意义14-15
• 1.1.1 课题的研究背景14
• 1.1.2 课题的研究意义14-15
• 1.2 模具钢Cr12Mo V材料简介15-17
• 1.2.1 模具钢Cr12Mo V材料性能特点15-16
• 1.2.2 适合加工模具钢Cr12Mo V的刀具材料16-17
• 1.3 国内外研究现状17-20
• 1.3.1 高速切削加工技术的研究现状17-18
• 1.3.2 刀具磨损的研究现状18-19
• 1.3.3 切削温度的研究现状19-20
• 1.3.4 存在的主要问题20
• 1.4 课题研究的主要内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第2章 金属切削加工理论及有限元模型的建立22-36
• 2.1 切削加工的理论基础22-25
• 2.1.1 金属切削加工的变形理论22-23
• 2.1.2 切削热与切削温度23-24
• 2.1.3 刀具磨损与刀具的耐用度24-25
• 2.2 有限元法应用于DEFORM-3D软件的关键技术25-30
• 2.2.1 材料流动应力模型的建立25-26
• 2.2.2 摩擦模型26
• 2.2.3 切屑分离准则26-27
• 2.2.4 刀具磨损模型27
• 2.2.5 网格畸变及网格重划分技术27-30
• 2.3 DEFORM-3D在切削仿真中的应用30-34
• 2.3.1 DEFORM-3D软件简介30-31
• 2.3.2 DEFORM-3D软件的主界面及模拟分析步骤31-34
• 2.4 铣削模具钢Cr12Mo V模拟仿真有限元模型的建立34-35
• 2.4.1 工件和刀具几何模型的建立34
• 2.4.2 模型的网格划分34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 不同材料刀具性能分析36-46
• 3.1 铣削模具钢Cr12Mo V切削用量及刀具角度的确定36-37
• 3.2 不同材料刀具切削温度的仿真分析37-41
• 3.2.1 不同材料刀具对切削温度影响分析37-39
• 3.2.2 不同材料刀具温度分布云图分析39-41
• 3.2.3 刀具前刀面切削温度点跟踪云图分析41
• 3.3 不同材料刀具磨损仿真分析41-44
• 3.3.1 不同材料刀具磨损分析41-43
• 3.3.2 刀具前后刀面磨损点跟踪云图分析43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 基于多元回归分析的切削温度预测模型的研究46-52
• 4.1 正交试验多元分析法的设计46-47
• 4.2 正交试验的仿真结果及处理47-48
• 4.3 模具钢Cr12Mo V切削温度预测模型的建立48-50
• 4.3.1 多元回归预测法介绍48
• 4.3.2 模具钢Cr12Mo V多元回归预测模型的建立48-50
• 4.3.3 运用极差分析法对数据分析处理50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 工件表面温度场的理论计算52-61
• 5.1 固体热传导定律52-53
• 5.1.1 傅立叶导热定律52
• 5.1.2 固体导热微分方程52-53
• 5.2 热源法的理论基础53-56
• 5.2.1 瞬时点热源的温度场53-54
• 5.2.2 瞬时有限长线热源的温度场54-55
• 5.2.3 瞬时无限长线热源的温度场55-56
• 5.3 工件温度场解析模型建立56-60
• 5.3.1 瞬时无限大面热源温度场求解56-57
• 5.3.2 持续无限大面热源温度场求解57-58
• 5.3.3 端铣工件温度场的计算58-59
• 5.3.4 线热源平均强度qs的确定59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 总结与展望61-63
• 总结61-62
• 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文68

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