铸造冷作模具钢切削加工性的研究

发布时间：2017-10-10 06:26

  本文关键词：铸造冷作模具钢切削加工性的研究

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【摘要】：国产铸造模具钢是汽车覆盖件模具的常用材料，其采用铸造成型的方法来替代锻造。与锻造相比，铸造模具钢成本较低，生产周期短，且可以加工形状比较复杂的模具。但其又具有形状不规则、难加工、更新换代快的特点，对实际生产加工提出了更高要求。 本文将对此种铸造冷作模具钢材料的切削加工性以及切削机理进行深入的研究，针对这种材料的退火状态进行车削以及铣削性能的研究和探讨。揭示切削用量等因素对切削力、刀具磨损量、表面粗糙度和切屑的影响规律，分析所得实验结果，寻求合理的切削用量从而改善国产铸造模具钢的切削加工性。采用ABAQUS软件对金属切削过程进行模拟仿真，从而验证实验结果的正确与否。本文主要做了以下研究： 1.采用铸造的方法制备了冷作模具钢材料，并进行退火、淬火和回火处理，观察材料的组织性能和硬度大小。研究发现：其铸态组织为马氏体、残余奥氏体和夹杂物，洛氏硬度为57HRC；760°C退火处理得到硬度为223HB的细密球状碳化物和颗粒状二次碳化物的组织；随后1040°C的淬火组织为淬火马氏体及颗粒碳化物；并进行520°C回火处理，得到了回火马氏体组织。 2.对退火后的实验试件进行车削加工，通过采用单因素的实验方法，探讨了切削参数对切削力、刀具磨损量、表面粗糙度和切屑的影响规律。研究发现：背吃刀量对车削力的影响最大，且切削力的三个分力中，主切削力最大，背向力最小。刀具的磨损形式主要为后刀面磨损，当背吃刀量αp和进给量f增大时，刀具磨损随之变小，但当主轴转速n增加时，刀具磨损加剧，磨损量变大。从切削参数的影响程度来看，主轴转速的影响最显著，背吃刀量αp对其的影响最弱。工件的表面粗糙度随着背吃刀量αp和进给量f的增大而增大，但当主轴转速n增大时，情况得到改善。切屑变形系数Λ随着背吃刀量αp的增加而减小，随着进给量f的增大而增大，随着主轴转速n的增加而减小，且主轴转速对切屑变形系数Λ的影响最小。 3.对退火后的实验试件进行铣削加工，研究发现：表面粗糙度Ra随着主轴转速n的增大而减小，随着进给速度和背吃刀量αp的增加而增加。背吃刀量的增加会使切屑的刚性增强，切屑变大；进给速度增大时，切削力和切削温度增加，切削层变厚，形成卷状切屑；而主轴转速的增加使第一变形区的剪切应力减小，断屑变得越来越困难。 4.通过ABAQUS软件建立有限元切削模型，得到在主轴转速710r/min，进给量0.1mm/r，背吃刀量为0.3mm时的切削力以及切屑。仿真结果表明：由于仿真时切削条件为理想切削条件，与实验测得的切削力相比，仿真得到的切削力相对较小，但相差不大。实验所得的切屑为破断弧形切屑与仿真所得的切屑在形状上是一致的。 本文关于铸造冷作模具钢切削性能的研究，为模具钢在汽车覆盖件上的应用提供了一定的理论依据。
【关键词】：铸造模具钢 切削加工性 切屑 粗糙度
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 选题意义及背景11-13
• 1.2 铸造冷作模具钢切削加工性的研究现状13-15
• 1.2.1 模具钢的研究现状13-14
• 1.2.2 切削加工的研究现状14-15
• 1.3 汽车覆盖件镶块冷作模具钢切削加工的难点15-16
• 1.4 汽车覆盖件镶块冷作模具钢切削加工的研究现状16-17
• 1.4.1 切削加工铸造模具钢刀具磨损的研究现状16
• 1.4.2 切削加工铸造模具钢的加工表面完整性的研究现状16-17
• 1.5 有限元的应用及发展17-19
• 1.6 本文的主要研究内容19-21
• 第2章 实验试样的制备和组织性能的分析21-31
• 2.1 材料的制备21-22
• 2.2 实验用钢的热处理和组织分析22-27
• 2.2.1 铸造模具钢的铸态组织及硬度22-23
• 2.2.2 等温球化退火工艺方案和组织分析23-25
• 2.2.3 淬火回火工艺及组织分析25-27
• 2.3 实验材料的拉伸试验27-29
• 2.3.1 实验材料的抗拉强度28
• 2.3.2 实验材料的拉伸断口及其分析28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 国产铸造模具钢车削性能的研究31-53
• 3.1 实验材料及设备31-32
• 3.2 切削用量的选择32-33
• 3.3 车削性能实验33-45
• 3.3.1 切削参数对切削力的研究33-38
• 3.3.2 切削参数对刀具磨损量的研究38-41
• 3.3.3 切削参数对工件表面粗糙度的研究41-45
• 3.4 切屑的研究45-51
• 3.4.1 切屑的类型45-46
• 3.4.2 铸造模具钢切屑的特征46-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 国产铸造模具钢铣削性能的研究53-61
• 4.1 实验材料设备及研究方法53-55
• 4.2 铣削性能实验55-57
• 4.3 切屑的宏观形态57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 国产铸造模具钢切削的有限元仿真分析61-69
• 5.1 有限元仿真软件的介绍61
• 5.2 有限元模型的建立61-64
• 5.3 模具钢切削过程的有限元仿真结果与分析64-68
• 5.3.1 切削力对比64-65
• 5.3.2 切屑形成过程的分析65-68
• 5.3.3 切屑的对比68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 结论69-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士学位期间参与的项目和获得的研究成果77-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1004816