微细铣削工艺研究

发布时间：2017-09-09 07:44

  本文关键词：微细铣削工艺研究

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【摘要】：随着科技的飞跃,微细切削加工技术也得到了前所未有的发展。所谓微细切削加工技术就是利用数控高精密机床对形状尺寸在0.1mm~10mm的零件特征进行微切削的一种先进加工技术。一方面,微细加工技术是基于半导体的MEMS加工技术,MEMS技术有一定的先进性,但是加工对象也同样受到了限制,该技术面对的加工对象的几何尺寸为2D或者是2.5D。另一方面,MEMES加工的设备比较昂贵,一般的研究机构根本负担不起,而且只有在大规模的生产加工中才比较经济合理。于是在以上的基础上微细切削加工技术便应运而生了。事实证明了微细切削技术不仅可以加工具有复杂形状的3D零件,而且经济性好、效率高,是很具潜力的加工技术。本文运用大型的非线性分析软件ABAQUS对微细铣削加工工艺进行了研究。构建了微细切削的二维微细正交和三维有限元模型。首先,在仿真过程中运用了以下几种分析准则和仿真模型,简化的二维微细正交切削模型,真实的三维铣削模型,以及刀具和切屑之间的摩擦模型和切屑分离准则。本构模型为Johnson-Cook本构模型,材料的失效模型采用Johnson—cook damage失效模型和剪切失效模型。其次,针对材料AISI4340进行了有限元分析,本文研究了该材料在不同的失效参数下的不同的切屑形状,以及产生不同的切屑时工件表面的应力分布情况和切削热的分布情况。再次,本文对有限元仿真进行实验验证,实验结果表明了本文建立的三维铣削模型正确性以及工件表面的应力分布情况和实验结果相符合。为了进一步验证仿真模型的正确性,我们做了实验并与仿真结果进行了比对,最后验证了仿真结果的正确性。
【关键词】：微细切削技术 Johnson-Cook模型 有限元仿真 三维切削仿真
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景9-11
• 1.2 课题的来源及意义11
• 1.3 微细切削加工的研究现状11-15
• 1.3.1 微细切削加工机床的研究现状11-13
• 1.3.2 微细切削仿真的研究和发展13-15
• 1.4 材料AISI4340的研究现状15
• 1.5 本课题的主要研究内容15-17
• 第二章 基于ABAQUS的微细铣削仿真建模17-28
• 2.1 ABAQUS仿真平台17-18
• 2.2 微细切削模型的建立18-19
• 2.3 微细切削温度场的仿真模拟19-26
• 2.4 刀具和工件之间的摩擦模型建立26
• 2.5 工件材料的本构模型26-27
• 2.6 工件与切屑的分离准则27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 微细铣削有限元仿真分析28-58
• 3.1 带状切屑形成的有限元分析28-30
• 3.1.1 AISI4340材料重要性28-30
• 3.1.2 仿真用刀具材料YG830
• 3.2 带状切屑的仿真模型和结果30-33
• 3.3 单元状切屑形成的有限元分析33-36
• 3.4 微细切削中尺寸效应的有限元分析36-44
• 3.4.1 尺寸效应的概念和产生原因36-39
• 3.4.2 尺寸效应仿真模型和结果39-44
• 3.5 三维微细斜角切削有限元仿真44-47
• 3.5.1 三维斜角切削切屑形成过程的仿真44-46
• 3.5.2 切削力的仿真46-47
• 3.6 三维微细铣削有限元建模与仿真47-52
• 3.6.1 三维微细铣削仿真模型的建立47-49
• 3.6.2 三维微细铣削仿真结果分析49-52
• 3.7 三维微细铣削单因素变量对铣削过程的影响52-57
• 3.7.1 每齿进给量对微细铣削力的影响52-54
• 3.7.2 轴向切深对微细铣削力的影响54-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 微细铣削实验58-69
• 4.1 实验所用材料和刀具58-59
• 4.2 实验所用机床59-60
• 4.3 微细铣削实验60-68
• 4.3.1 每齿进给量对工件表面质量的影响60-66
• 4.3.2 轴向切深对工件表面质量的影响66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69-70
• 5.2 展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士期间发表的论文77

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1 国宪孟;微细铣削工艺研究[D];山东理工大学;2015年

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本文编号：819179