铣削42CrMo模具钢时刀具磨损研究及铣削参数优化
发布时间：2021-05-14 08:44
42CrMo模具钢是一种高强度钢,广泛应用于模具制造业。作为一种难加工材料,其在铣削加工过程中存在刀具磨损严重、铣削温度高等缺点,极大制约了其广泛应用。因此,研究42CrMo模具钢的铣削性能,合理的选择铣削参数,对提高加工效率、降低生产成本具有重要意义。本文采用试验与仿真相结合的方法,重点研究铣削参数对铣削加工过程中刀具磨损、铣削温度的影响规律,并对铣削参数进行了优化,以期为实际生产提供一定指导。进行铣削正交试验,通过测量球头立铣刀的磨损量,得到各铣削参数对刀具磨损量的影响规律,基于多元线性回归法建立刀具磨损量经验模型,并通过试验验证模型的准确性。使用硬质合金球头立铣刀对42CrMo模具钢进行了三组以铣削速度为变量的单因素铣削磨损试验,通过SEM和EDS手段观察了刀具表面的磨损形貌,并对刀具的主要磨损机理类型进行了分析。基于有限元软件DEFORME-3D,建立了模具钢铣削仿真模型,研究了铣削过程中铣削温度的分布情况,通过仿真结果分析了铣削参数对铣削温度的影响规律。基于多元线性回归法建立了铣削温度的经验模型,并检验其显著性。以最长刀具寿命、最大材料去除率和最低铣削温度为目标函数,建立了铣...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 42CrMo模具钢的材料特性
1.3 研究现状
1.3.1 磨损建模的研究
1.3.2 刀具磨损失效机理的研究
1.3.3 铣削温度有限元仿真的研究
1.3.4 铣削参数优化的研究
1.4 研究内容
第2章 铣削 42CrMo时刀具磨损建模
2.1 铣削试验方案
2.1.1 试验因素的确定
2.1.2 刀具磨损量的测量方法
2.1.3 试验设备
2.1.4 铣削方式
2.1.5 试验设计
2.2 试验数据的处理与分析
2.2.1 试验数据记录
2.2.2 刀具寿命建模
2.3 经验模型的验证
2.4 本章小结
第3章 刀具磨损失效分析
3.1 刀具磨损基础理论
3.2 铣削试验及准备
3.3 试验结果与分析
3.3.1 刀具磨损形貌分析
3.3.2 刀具磨损机理类型分析
3.4 本章小结
第4章 铣削温度的有限元研究
4.1 铣削加工有限元模型的建立
4.1.1 几何模型与其材料属性
4.1.2 网格的划分
4.1.3 材料本构模型
4.1.4 摩擦模型
4.1.5 切屑分离准则与断裂准则
4.1.6 磨损模型
4.1.7 热传导模型
4.1.8 仿真铣削参数设定
4.2 仿真结果及分析
4.2.1 温度场分析
4.2.2 极差分析
4.3 铣削温度的建模
4.3.1 经验模型的建立
4.3.2 线性回归显著性检验
4.4 本章小结
第5章 铣削参数优化
5.1 优化算法的介绍
5.1.1 遗传算法的原理
5.1.2 Pareto最优解理论
5.2 铣削参数优化模型
5.2.1 目标函数的建立
5.2.2 优化变量的选取
5.2.3 约束条件的确定
5.3 优化模型的求解与分析
5.3.1 优化模型的求解
5.3.2 优化结果的分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金铣削加工刀具磨损有限元预测分析[J]. 孙玉晶,孙杰,李剑峰. 机械工程学报. 2016(05)
[2]球头铣刀铣削斜面的三维有限元仿真研究[J]. 董永旺,赵军,陈晓晓,郭胜光,李安海. 硬质合金. 2012(04)
[3]高速干铣削钛合金时涂层硬质合金刀具磨损机理研究[J]. 李安海,赵军,罗汉兵,裴志强. 摩擦学学报. 2012(01)
[4]优化拉丁方试验设计方法及其应用[J]. 刘晓路,陈英武,荆显荣,陈盈果. 国防科技大学学报. 2011(05)
[5]面向制造企业应用的切削数据库研究与开发[J]. 赵明,刘强,彭翀. 制造技术与机床. 2011(06)
[6]TiAlN涂层刀具高速铣削淬硬模具钢的磨损规律[J]. 郭幼丹. 科学技术与工程. 2010(16)
[7]高速铣削淬硬钢刀具磨损机理的研究[J]. 查文炜,何宁. 机械设计与制造. 2008(12)
[8]国内外模具钢生产现状及发展[J]. 丁洁,姜超,陈林. 山西冶金. 2006(02)
[9]我国模具工业的现状与发展[J]. 陈志明,张海鸥,王桂兰. 锻压技术. 2004(05)
[10]高速切削刀具磨损寿命的研究[J]. 刘战强,艾兴. 工具技术. 2001(12)
博士论文
[1]切削GH4169的相关机理及高效切削技术的基础研究[D]. 郝兆朋.哈尔滨工业大学 2013
[2]模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D]. 李月恩.山东大学 2011
[3]钛合金高速铣削加工机理及铣削参数优化研究[D]. 陈建岭.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于Deform的CFRP铣削过程仿真、参数优化及试验研究[D]. 王伟.江苏大学 2017
[2]民用大飞机15-5PH不锈钢铣削工艺研究[D]. 姚敬东.南京理工大学 2017
[3]高速铣削复杂型面淬硬钢模具表面完整性研究[D]. 吴桐.哈尔滨理工大学 2016
[4]铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究与铣削参数优化[D]. 王亮.苏州大学 2015
[5]42CrMo高强度钢高速铣削过程中切削力和切削温度的研究[D]. 刘衣昌.南华大学 2015
[6]基于钛合金切削的硬质合金球头铣刀磨损研究[D]. 冯闯.哈尔滨理工大学 2015
[7]高速铣削表面粗糙度预测及铣削参数优化研究[D]. 华崇.哈尔滨理工大学 2015
[8]高速铣削3Cr2Mo刀具磨损研究与铣削参数优化[D]. 田广伟.燕山大学 2014
[9]H13钢硬态铣削过程中的刀具磨损及其对表面完整性的影响[D]. 吕宏刚.山东大学 2012
[10]TC4钛合金铣削过程预测和表面质量分析[D]. 彭东彪.天津大学 2012
本文编号：3185349
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 42CrMo模具钢的材料特性
1.3 研究现状
1.3.1 磨损建模的研究
1.3.2 刀具磨损失效机理的研究
1.3.3 铣削温度有限元仿真的研究
1.3.4 铣削参数优化的研究
1.4 研究内容
第2章 铣削 42CrMo时刀具磨损建模
2.1 铣削试验方案
2.1.1 试验因素的确定
2.1.2 刀具磨损量的测量方法
2.1.3 试验设备
2.1.4 铣削方式
2.1.5 试验设计
2.2 试验数据的处理与分析
2.2.1 试验数据记录
2.2.2 刀具寿命建模
2.3 经验模型的验证
2.4 本章小结
第3章 刀具磨损失效分析
3.1 刀具磨损基础理论
3.2 铣削试验及准备
3.3 试验结果与分析
3.3.1 刀具磨损形貌分析
3.3.2 刀具磨损机理类型分析
3.4 本章小结
第4章 铣削温度的有限元研究
4.1 铣削加工有限元模型的建立
4.1.1 几何模型与其材料属性
4.1.2 网格的划分
4.1.3 材料本构模型
4.1.4 摩擦模型
4.1.5 切屑分离准则与断裂准则
4.1.6 磨损模型
4.1.7 热传导模型
4.1.8 仿真铣削参数设定
4.2 仿真结果及分析
4.2.1 温度场分析
4.2.2 极差分析
4.3 铣削温度的建模
4.3.1 经验模型的建立
4.3.2 线性回归显著性检验
4.4 本章小结
第5章 铣削参数优化
5.1 优化算法的介绍
5.1.1 遗传算法的原理
5.1.2 Pareto最优解理论
5.2 铣削参数优化模型
5.2.1 目标函数的建立
5.2.2 优化变量的选取
5.2.3 约束条件的确定
5.3 优化模型的求解与分析
5.3.1 优化模型的求解
5.3.2 优化结果的分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金铣削加工刀具磨损有限元预测分析[J]. 孙玉晶,孙杰,李剑峰. 机械工程学报. 2016(05)
[2]球头铣刀铣削斜面的三维有限元仿真研究[J]. 董永旺,赵军,陈晓晓,郭胜光,李安海. 硬质合金. 2012(04)
[3]高速干铣削钛合金时涂层硬质合金刀具磨损机理研究[J]. 李安海,赵军,罗汉兵,裴志强. 摩擦学学报. 2012(01)
[4]优化拉丁方试验设计方法及其应用[J]. 刘晓路,陈英武,荆显荣,陈盈果. 国防科技大学学报. 2011(05)
[5]面向制造企业应用的切削数据库研究与开发[J]. 赵明,刘强,彭翀. 制造技术与机床. 2011(06)
[6]TiAlN涂层刀具高速铣削淬硬模具钢的磨损规律[J]. 郭幼丹. 科学技术与工程. 2010(16)
[7]高速铣削淬硬钢刀具磨损机理的研究[J]. 查文炜,何宁. 机械设计与制造. 2008(12)
[8]国内外模具钢生产现状及发展[J]. 丁洁,姜超,陈林. 山西冶金. 2006(02)
[9]我国模具工业的现状与发展[J]. 陈志明,张海鸥,王桂兰. 锻压技术. 2004(05)
[10]高速切削刀具磨损寿命的研究[J]. 刘战强,艾兴. 工具技术. 2001(12)
博士论文
[1]切削GH4169的相关机理及高效切削技术的基础研究[D]. 郝兆朋.哈尔滨工业大学 2013
[2]模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D]. 李月恩.山东大学 2011
[3]钛合金高速铣削加工机理及铣削参数优化研究[D]. 陈建岭.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于Deform的CFRP铣削过程仿真、参数优化及试验研究[D]. 王伟.江苏大学 2017
[2]民用大飞机15-5PH不锈钢铣削工艺研究[D]. 姚敬东.南京理工大学 2017
[3]高速铣削复杂型面淬硬钢模具表面完整性研究[D]. 吴桐.哈尔滨理工大学 2016
[4]铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究与铣削参数优化[D]. 王亮.苏州大学 2015
[5]42CrMo高强度钢高速铣削过程中切削力和切削温度的研究[D]. 刘衣昌.南华大学 2015
[6]基于钛合金切削的硬质合金球头铣刀磨损研究[D]. 冯闯.哈尔滨理工大学 2015
[7]高速铣削表面粗糙度预测及铣削参数优化研究[D]. 华崇.哈尔滨理工大学 2015
[8]高速铣削3Cr2Mo刀具磨损研究与铣削参数优化[D]. 田广伟.燕山大学 2014
[9]H13钢硬态铣削过程中的刀具磨损及其对表面完整性的影响[D]. 吕宏刚.山东大学 2012
[10]TC4钛合金铣削过程预测和表面质量分析[D]. 彭东彪.天津大学 2012
本文编号：3185349
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3185349.html
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