基于穿山甲鳞片型织构特征的刀具减摩机制研究

发布时间：2017-10-02 07:38

  本文关键词：基于穿山甲鳞片型织构特征的刀具减摩机制研究

  更多相关文章： 鳞片微织构 硬质合金刀具 45#钢 减摩机理 二次切削

【摘要】：机械零件的切削加工中,刀具占据着重要地位。在实际的切削加工过程中,刀具与工件之间的摩擦是影响刀具磨损重要的原因之一。仿生摩擦学研究表明：摩擦面并不是越光滑摩擦力就越小,通常具有一定微织构特征的非光滑表面具有比较小的摩擦力。本文依据仿生学原理,对刀具前刀面进行微织构设计,来实现降低切削力及减少摩擦的目的,从而可以提高刀具的使用寿命。具体的研究内容如下：(1)分析非光滑表面的研究现状,仿生微织构的种类、尺寸、模型及本课题的研究目的、意义。(2)依据仿生学原理,选取穿山甲鳞片型微织构,并通过数据拟合建立其数学模型,为刀具前刀面设计织构给出参考；最后分析二维直角切削过程中的切削力、切削温度和等效应力。(3)利用Abaqus进行有限元模型创建与处理,主要从几何模型的创建,刀具和工件的网格划分,材料的模型创建,断裂准则,模型边界条件的设定,切屑分离标准,摩擦模型的建立以及任务的提交与运算。(4)采用Abaqus分别对穿山甲鳞片型织构刀具以及无织构刀具进行切削过程的数值仿真研究,对比与分析整个切削过程中无织构前刀面的应力分布情况及鳞片型微织构刀具的应力分布情况,工件与刀具之间切削力以及切削温度的大小情况；其次研究三角形织构与鳞片型织构的二次切削参数及其切削力,最大应力,最高切削温度。最终数据显示：鳞片型微织构刀具相对于无织构刀具的前刀面应力分布更加均匀,切削力以及切削温度都相对较小：二次切削时鳞片型织构的宽度大于三角形织构,即鳞片织构具有延长二次切削宽度的作用；在三角形织构二次切削参数条件下鳞片型织构比三角形织构具有更好的减摩作用。(5)分析微织构参数对刀具减摩性能的影响及减摩机理分析,主要从微织构的存在具有二次润滑作用；织构储存磨屑,能够减小刀具与工件之间的实际接触面积；减小刀屑的接触长度；鳞片织构还可以产生附加的流体动压作用,容易形成润滑膜；鳞片织构的宽度过大会产生二次切削,对减摩具有负作用；织构间距较大时,织构个数减少,减摩作用也就相应减弱；微织构深度对减摩作用影响比较小,因为宽度和间距一定时,刀具和切屑接触长度基本没有变化,切削力就很少有影响。
【关键词】：鳞片微织构 硬质合金刀具 45#钢 减摩机理 二次切削
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG71
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究的意义12
• 1.2 仿生摩擦学12-13
• 1.3 非光滑表面技术研究现状13-15
• 1.4 仿生微织构的种类、尺寸和模型15-19
• 1.4.1 仿生微织构的种类和尺寸15-18
• 1.4.2 仿生微织构的简化模型18-19
• 1.5 本课题的研究目的、意义及主要工作19-21
• 第二章 鳞片型微织构刀具的构形与二维直角切削模型分析21-28
• 2.1 鳞片织构的构形分析21-23
• 2.2 鳞片织构刀具二维直角切削模型分析23-27
• 2.2.1 鳞片织构刀具的金属切削简化过程24
• 2.2.2 切削力24-25
• 2.2.3 切削温度25-26
• 2.2.4 等效应力26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 Abaqus有限元模型的建立与处理28-41
• 3.1 Abaqus有限元软件简介及其相关理论28-31
• 3.1.1 Abaqus软件的分析步骤28-30
• 3.1.2 Abaqus/Explicit显示算法30-31
• 3.2 切削模型的创建过程31-40
• 3.2.1 几何模型的建立32-33
• 3.2.2 切削模型网格划分技术33-35
• 3.2.3 材料模型的建立35-36
• 3.2.4 材料的断裂准则36-37
• 3.2.5 模型边界条件设定37-38
• 3.2.6 切屑分离标准38-39
• 3.2.7 摩擦模型的建立39
• 3.2.8 提交任务并运算39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 鳞片型微织构刀具切削仿真结果与分析41-54
• 4.1 无织构刀具与鳞片型织构刀具应力分析41-43
• 4.2 切削力的分析43-44
• 4.2.1 切削力的影响因素43
• 4.2.2 切削力大小43-44
• 4.3 切削温度分析44-45
• 4.4 微织构的二次切削45-53
• 4.4.1 三角形微织构45-47
• 4.4.2 穿山甲鳞片型微织构47-50
• 4.4.3 实验结果对比分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 织构参数对刀具减摩性能的影响及减摩机理分析54-60
• 5.1 微织构参数54-56
• 5.1.1 微织构宽度55
• 5.1.2 微织构间距55
• 5.1.3 微织构深度55-56
• 5.2 二次润滑56
• 5.3 存储磨屑,减小刀具与工件的接触面积56-57
• 5.4 减小刀屑接触长度57-58
• 5.5 产生附加流体动压,易形成润滑膜58-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔡玉俊;段春争;李园园;王敏杰;;基于ABAQUS的高速切削切屑形成过程的有限元模拟[J];机械强度;2009年04期

2 韩中领;汪家道;陈大融;;凹坑表面形貌在面接触润滑状态下的减阻研究[J];摩擦学学报;2009年01期

3 马云海;佟金;周江;荣宝军;任露泉;;穿山甲鳞片表面的几何形态特征及其性能[J];电子显微学报;2008年04期

4 孙久荣;戴振东;;非光滑表面仿生学(Ⅰ)[J];自然科学进展;2008年03期

5 韩中领;汪家道;陈大融;;不同凹坑深度在乏油润滑状态下的减阻实验[J];润滑与密封;2007年03期

6 周长海;田丽梅;任露泉;赵维福;张锐;张世村;;信鸽羽毛非光滑表面形态学及仿生技术的研究[J];农业机械学报;2006年11期

7 韩中领;汪家道;陈大融;;表面形貌在面面接触乏油状态下的减阻效果实验[J];润滑与密封;2006年07期

8 张华祝;像鲨鱼一样游泳 高科技泳装蛊惑难挡[J];国外科技动态;2004年08期

9 ;Significance and Progress of Bionics[J];Journal of Bionics Engineering;2004年01期

10 邓宝清,任露泉,苏岩,张永平,刘志敏;模拟活塞缸套摩擦副的仿生非光滑表面的摩擦学研究[J];吉林大学学报(工学版);2004年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 吴泽;微织构自润滑与振荡热管自冷却双重效用的干切削刀具的研究[D];山东大学;2013年

2 成群林;航空整体结构件切削加工过程的数值模拟与实验研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王秀英;具有微织构摩擦表面的燃气轮机榫槽拉刀减阻效应的研究[D];安徽大学;2014年

2 邵世超;基于仿生微织构的刀具减摩性能研究[D];合肥工业大学;2013年

，

本文编号：958365