超硬刀具车削高温合金过程热力耦合特性的研究

发布时间：2017-03-21 16:07

  本文关键词：超硬刀具车削高温合金过程热力耦合特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航空航天技术以及石油化工等的蓬勃发展，对零件的性能要求越来越高。因此，高温合金材料得到了普遍的应用。然而，高温合金属于典型的难加工材料，现在国内对高温合金的加工还不能达到理想的精度，严重影响了零件的使用性能。因此迫切需要研究出高温合金的加工特性。目前该领域的研究还相对较少，本文对高温合金切削过程进行理论分析，并通过DEFORM仿真和实验过程，对不同切削参数对高温合金切屑形态的影响以及切削力和切削温度的影响情况进行了系统研究，对研究如何提高高温合金加工质量和加工效率具有重大意义。 首先，对高温合金的性能进行研究，合理选用PCBN刀具，即聚晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride），并对刀具性能进行研究。建立了切削模型，理论分析计算切削过程中的切削力和切削热，为后续研究提供理论基础。 其次，研究了高温合金切削过程中，绝热剪切产生的原因，并从绝热剪切角度分析锯齿形切屑形成机理。运用DEFORM-2D对高温合金切削过程进行仿真，观察锯齿形切屑形成过程，锯齿的温度分布特点。研究不同切削参数对锯齿形态的影响规律。通过CA6140对高温合金切削过程进行实验研究，显微观察不同切削参数切削下的切屑形态。 再次，对高温合金的切削过程的仿真结果进行分析，观察不同切削参数下的切削温度和切削力，绘制不同切削参数对切削温度、切削力的影响曲线图，并分析影响规律。根据前两章的理论研究，总结不同切削参数对切削温度、切削力的影响规律的内在原因。 最后，分析实验过程中用KISLER9257B测力仪、热像仪测得的切削力和切削温度，，用origin绘制曲线图，把实验得到的不同参数对切削温度和切削力的影响结果和仿真得到的结果进行比较，综合考虑两个结果，最终分析出切削参数对切削过程的影响情况。
【关键词】：高温合金 锯齿形切屑 切削参数 切削温度 切削力
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题来源与研究的目的和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 高温合金的性能及应用现状12-13
• 1.2.1 高温合金的基本性能及应用12-13
• 1.2.2 高温合金的加工性能13
• 1.3 高效切削高温合金刀具材料的选择13-15
• 1.3.1 PCBN 刀具的特点14-15
• 1.3.2 PCBN 刀具的应用15
• 1.4 本领域的研究现状及存在的问题15-19
• 1.4.1 切削过程有限元模拟的研究现状15-16
• 1.4.2 锯齿形切屑形成机理的国内外研究现状16-17
• 1.4.3 切削变形机理的研究现状17-18
• 1.4.4 刀具-切屑接触面摩擦特性研究现状18
• 1.4.5 切削力的研究现状18-19
• 1.4.6 切削温度的研究现状19
• 1.5 论文研究思路及内容安排19-21
• 第2章 高温合金切削模型的研究21-34
• 2.1 刀具-切屑接触面摩擦理论概述21-23
• 2.2 切削刀具前刀面热-力耦合特性分析23-30
• 2.2.1 剪切速度分析23-24
• 2.2.2 前刀面受力情况分析24-25
• 2.2.3 前刀面最大压应力分析25-26
• 2.2.4 刀具-切屑接触长度分析26
• 2.2.5 前刀面温度场分析26-30
• 2.3 切削刀具后刀面热-力耦合作用分析30-33
• 2.3.1 后刀面受力情况分析30-32
• 2.3.2 后刀面温度场分析32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 高温合金切屑特征和形成机理34-50
• 3.1 锯齿状切屑的形成理论概述34-37
• 3.1.1 锯齿状切屑形态特点34-35
• 3.1.2 锯齿状切屑的形成机理35-36
• 3.1.3 绝热剪切行为产生的原因36-37
• 3.2 仿真切削过程中的有限元技术37-40
• 3.2.1 高温合金材料的本构模型37-38
• 3.2.2 模型的动态失效准则38-40
• 3.3 仿真分析锯齿形切屑形成过程40-44
• 3.3.1 仿真参数和仿真方法的确定40-41
• 3.3.2 仿真过程的自适应网格划分41
• 3.3.3 仿真过程的材料单元失效41-42
• 3.3.4 锯齿形切屑形成过程42-44
• 3.4 仿真分析切削参数对切屑形态的影响44-45
• 3.4.1 切削速度对切屑形态影响44
• 3.4.2 进给量对切屑形态影响44-45
• 3.5 实验分析切削参数对切屑形态的影响45-49
• 3.5.1 切削速度对切屑形态影响46-47
• 3.5.2 背吃刀量对切屑形态影响47-48
• 3.5.3 进给量对切屑形态影响48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 切削参数对切削温度的影响50-56
• 4.1 仿真分析切削用量对切削温度的影响50-53
• 4.1.1 切削速度对切削温度的影响50-51
• 4.1.2 进给量对切削温度的影响51-53
• 4.2 实验分析切削参数对切削温度的影响规律53-55
• 4.3 理论计算并验证最大切削热55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 切削参数对切削力的影响56-61
• 5.1 仿真分析切削参数对切削力的影响规律56-58
• 5.1.1 切削速度对切削力的影响56-57
• 5.1.2 进给量对切削力的影响57-58
• 5.2 实验分析切削参数对切削力的影响规律58-60
• 5.3 理论计算并验证最大切削力60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王会阳;安云岐;李承宇;晁兵;倪雅;刘国彬;李萍;;镍基高温合金材料的研究进展[J];材料导报;2011年S2期

2 刘战强,艾兴;高速切削刀具的发展现状[J];工具技术;2001年03期

3 邓文君,夏伟,周照耀,王灵军,陈普庆;钝圆刀刃切削的有限元模拟[J];工具技术;2003年08期

4 明冬兰,刘旺玉,张发英,陈澄洲;大刃倾角切削的变形研究[J];工具技术;1999年06期

5 张玉兰;;金属切削技术的应用与发展[J];哈尔滨职业技术学院学报;2010年01期

6 代锐华;;浅析PCBN切削刀具的发展[J];科技致富向导;2013年36期

7 陈涛;刘献礼;罗国涛;;PCBN刀具硬态切削淬硬轴承钢的数值模拟与实验研究[J];系统仿真学报;2009年17期

8 王敏杰,段春争,刘洪波;正交切削切屑形成中绝热剪切行为的实验研究[J];中国机械工程;2004年18期

9 庞俊忠;王敏杰;李国和;段春争;;高速切削淬硬钢的研究进展[J];中国机械工程;2006年S2期

10 胡华南，周泽华，陈澄洲;切削加工表面残余应力的理论预测[J];中国机械工程;1995年01期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 苏国胜;高速切削锯齿形切屑形成过程与形成机理研究[D];山东大学;2011年

2 王宇;PCBN刀具高速精密硬态切削机理与应用技术[D];哈尔滨理工大学;2008年

3 李军利;镍基高温合金整体叶轮高效加工应用基础研究[D];上海交通大学;2012年

  本文关键词：超硬刀具车削高温合金过程热力耦合特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：259918