高效铣削镍基高温合金用硬质合金立铣刀结构设计研究

发布时间：2022-09-27 18:09

　　高温合金材料在一定的高温环境下能够保持良好的使用性能,因此高温合金材料常被用于航空发动机、军事装备等重要领域。但是高温合金材料加工性能特别差,因此在切削加工高温合金过程中往往存在着切削力大、刀具磨损严重、加工效率低和加工成本高等弊端。为了改善零部件加工质量和减少工件加工成本,亟需采取提高高温合金材料的加工效率手段。论文以整体立铣刀加工高温合金Inconel718为研究内容;以优化立铣刀结构角度和加工工艺参数为研究方法;以砂轮磨削立铣刀周刃前刀面数学模型为切入点;以三维铣削有限元仿真为研究手段。首先,论文根据曲面包络原理和空间坐标变换原理建立了磨削立铣刀周刃前刀面数学模型,并通过matlab软件进行了前刀面（螺旋面）的仿真。通过仿真得到具有合理的待讨论的径向前角的螺旋面,基于此螺旋面利用三维软件建立立铣刀三维实体模型。然后,对高温合金材料Inconel718进行力学性能分析,通过abaqus软件平台建立三维铣削数值模拟模型。并进行立铣刀实物三维扫描、逆向重构实验,建立基于重构刀具的有限元铣削模型,与铣削加工实验得到的切屑形态对比,确定论文建立的有限元铣削模型具有一定的可借鉴性。最后,将立... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 立铣刀设计与制造加工技术发展现状
    1.3 难加工材料高效铣削加工技术发展现状
    1.4 铣削加工有限元技术发展现状
    1.5 论文研究内容、目的和意义
        1.5.1 论文研究内容和目的
        1.5.2 论文总体框架和技术路线
第二章 整体立铣刀周刃前刀面磨削数学模型
    2.1 引言
    2.2 立铣刀周刃前刀面数学模型
        2.2.1 砂轮磨削前刀面数学模型的建立
        2.2.2 砂轮磨削立铣刀周刃前刀面仿真
    2.3 立铣刀前刀面三维重构模型
        2.3.1 立铣刀前刀面三维实体的建立
        2.3.2 立铣刀三维实体的建立
    2.4 本章小结
第三章 铣削加工数值模拟关键技术及模型建立
    3.1 引言
    3.2 切屑层厚度模型
    3.3 几何模型
        3.3.1 立铣刀模型和网格模型
        3.3.2 工件模型及网格定义
    3.4 材料力学性能
        3.4.1 Inconel718的静力学性能
        3.4.2 Inconel718的本构模型
        3.4.3 Inconel718的切屑分离准则
        3.4.4 立铣刀材料的静力学性能
    3.5 摩擦模型
    3.6 铣削有限元模型的建立
    3.7 本章小结
第四章 立铣刀铣削加工实验及有限元仿真
    4.1 引言
    4.2 立铣刀实体重构仿真与铣削实验
        4.2.1 立铣刀实体扫描系统
        4.2.2 立铣刀重构及铣削仿真分析
        4.2.3 铣削实验及切屑形态对比
    4.3 铣削加工切屑形成过程
        4.3.1 单刃铣削切屑形成过程
        4.3.2 两刃铣削切屑形成过程
    4.4 立铣刀结构对铣削加工性能的影响
        4.4.1 立铣刀径向前角对仿真结果的影响
        4.4.2 立铣刀径向后角对仿真结果的影响
        4.4.3 立铣刀螺旋角对仿真结果的影响
    4.5 铣削工艺参数对铣削加工性能的影响
        4.5.1 每齿进给量对仿真结果的影响
        4.5.2 铣削速度对仿真结果的影响
        4.5.3 轴向切深对仿真结果的影响
    4.6 本章小结
第五章 基于正交实验的铣削加工过程的有限元仿真
    5.1 引言
    5.2 立铣刀几何角度的正交实验仿真
        5.2.1 实验设计和仿真数据
        5.2.2 仿真结果的分析
    5.3 工艺铣削参数的正交实验仿真
        5.3.1 实验设计和仿真数据
        5.3.2 铣削应力场和温度场的分析
        5.3.3 铣削力变化规律分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献



本文编号：3681362