主副刻刀错刃机械刻划方法研究
发布时间：2022-12-09 02:39
机械刻划光栅在光栅的制作过程具有很重要的优势。然而目前对于刻划后的槽形出现弹塑性变形一直是当前研究的重要难点。因此如何控制好刻划后槽形的残余应力及回弹变形对于提高槽形精度具有重要意义。本文以制造中阶梯光栅为研究背景,对主副刻刀错刃机械刻划方法进行研究。首先,基于所用刻刀的类型及安装参数,引入了考虑钝圆的滑移线场模型,给出了尖劈刀的刻划深度模型;介绍了槽形过挤压机制并绘制了主副刻刀槽形轮廓图。拓展了主副刻刀刻划后槽的弹性回弹及残余应力解析建模;分析了机械刻划过程中的加工硬化作用、加工硬化层,给出了加工硬化层与表面显微硬度的经验拟合公式;为后文仿真、试验提供了理论基础和分析依据。其次,利用DEFORM-3D仿真软件对主副刻刀错刃机械刻划过程进行了三维仿真工艺研究;先从主副刻刀刻深组合工艺上分别从副、主刻刀对铝膜材料流动,残余应力,加工硬化,刀具磨损做了分析,得到了最优的“刻深组合方案”。再从主副刻刀错刃机械刻划方法工艺上进行了分析;同时分析了主副刻刀刻划过程中,过挤压现象下材料的流动和残余应力;针对刻划方法中出现的问题,提出了解决措施,并对解决措施进行了仿真验证。最后,针对刻划试验,制作了...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意义
1.2 机械刻划领域的国内外研究现状
1.2.1 机械刻划光栅理论国内外研究现状
1.2.2 刃下区材料作用国内外研究现状
1.2.3 二次机械刻划国内外研究现状
1.3 论文的主要内容
第2章 主副刻刀错刃机械刻划基础理论
2.1 刻刀的主要结构及参数
2.2 统一滑移线场模型
2.3 尖劈刀刻刀的刻划深度模型
2.4 主副刻刀的落刀位置
2.5 槽形过挤压机制
2.5.1 槽形过挤压现象
2.5.2 槽形过挤压原理
2.6 主副刻刀的槽形轮廓图
2.7 主副刻刀刻划后槽的弹性回弹及残余应力解析建模
2.7.1 弹性回弹解析建模
2.7.2 残余应力解析建模
2.7.3 二道槽光栅铝膜材料的应力分布
2.8 机械刻划过程中的加工硬化
2.8.1 机械刻划的加工硬化作用
2.8.2 机械刻划过程中的加工硬化层
2.8.3 加工硬化评价指标
2.8.4 加工硬化层与表面显微硬度的经验拟合公式
2.9 本章小结
第3章 主副刻刀刻深组合工艺仿真研究
3.1 仿真分析流程
3.2 三维仿真模型的建立
3.2.1 仿真模型的设置与网格划分
3.2.2 刻刀运动方式及边界条件的设置
3.3 有限元仿真刻划试验方案
3.4 主刀刻划过程中铝膜的材料流动分析
3.5 主副刻刀刻深组合工艺残余应力仿真分析
3.5.1 主刀刻划过程对铝膜的残余应力过程分析
3.5.2 刻深组合工艺对铝膜的残余应力拓扑分析
3.5.3 刻深组合工艺对铝膜的残余应力结果分析
3.5.4 刻深组合工艺对闪耀面上不均匀回弹的量化仿真分析
3.6 刻深组合刻划工艺加工硬化仿真分析
3.6.1 单刻刀机械刻划过程对加工硬化层的影响规律分析
3.6.2 刻深组合对加工硬化层的影响规律分析
3.7 主副刻刀刻深组合工艺对铝膜温度和刀具磨损的影响
3.7.1 刻深组合工艺对铝膜温度的影响规律分析
3.7.2 刻深组合工艺对刀具磨损的影响规律分析
3.8 本章小结
第4章 主副刻刀错刃机械刻划方法工艺分析
4.1 仿真模型
4.2 主副刻刀错刃机械刻划方法1
4.2.1 过挤压现象下材料流动分析
4.2.2 主副刻刀对已成形闪耀面的残余应力影响规律分析
4.3 主副刻刀错刃机械刻划方法2
4.3.1 刻划过程分析
4.3.2 改进方法
4.4 本章小结
第5章 主副刻刀错刃机械刻划方法试验研究
5.1 主副刻刀错刃机械刻划试验
5.1.1 主副刻刀错刃机械刻划搭建平台辅助设备
5.1.2 试验刻刀、工件及其属性
5.1.3 主副刻刀错刃机械刻划刀架结构及安装过程
5.1.4 主副刻刀错刃机械刻划试验平台搭建
5.2 主副刻刀错刃机械刻划结果分析
5.2.1 刻划后的槽形特征分析
5.2.2 刻划刀具磨损分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 A 相关计算公式
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DEFORM-3D的机械重复刻划工艺回弹变形仿真分析[J]. 史潮潮,石广丰,史国权,王子涛. 工具技术. 2019(08)
[2]机械重复刻划工艺的加工硬化试验研究[J]. 史潮潮,石广丰,史国权,王子涛,丁艳春. 工具技术. 2019(06)
[3]机械刻划过程中的材料滞留特征分析[J]. 丁艳春,石广丰,史国权. 机械工程学报. 2018(19)
[4]负前角刀具正交切削的滞留特性及力学性能有限元仿真分析[J]. 王子涛,石广丰,史国权. 工具技术. 2018(05)
[5]机械刻划槽形过挤压临界状态分析[J]. 李海超,石广丰,史国权,张士峰. 工具技术. 2018(04)
[6]负前角刀具切削加工机理的有限元仿真分析[J]. 王子涛,石广丰,史国权. 工具技术. 2018(03)
[7]衍射光栅机械刻划成槽过程中的应力拓扑分析[J]. 石广丰,田在祺,史国权,郭云霞. 制造业自动化. 2017(01)
[8]我国造出世界最大面积中阶梯光栅[J]. 本刊资料室. 物理通报. 2016(12)
[9]光栅刻划刀架系统的运行精度对光栅光谱性能的影响[J]. 杨超,于海利,冯树龙,李晓天,齐向东,姜珊,唐玉国. 光学精密工程. 2014(10)
[10]具有大面积均匀性、高质量的大尺寸中阶梯光栅铝膜的研究[J]. 李资政,杨海贵,王笑夷,高劲松. 物理学报. 2014(15)
博士论文
[1]强化刃PCBN刀具设计及其硬切削性能研究[D]. 李素燕.哈尔滨理工大学 2018
[2]铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究[D]. 周军.山东大学 2010
[3]高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D]. 付秀丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]主副双刀机械刻划刀具的位姿检测与试验[D]. 郭丰杰.长春理工大学 2019
[2]加工SiCp/Al复合材料的金刚石刀具的研制及其磨损机理研究[D]. 徐丽娜.吉林大学 2019
[3]基于遗传算法的枪钻结构优化设计及仿真试验研究[D]. 廖科伟.中北大学 2019
[4]基于激光衍射原理的金刚石刻刀对刀方法研究[D]. 张玉石.长春理工大学 2018
[5]TB6钛合金切削特性研究[D]. 王放.北方工业大学 2018
[6]机械刻划光栅槽面残余应力及回弹变形研究[D]. 田在祺.长春理工大学 2017
[7]中阶梯光栅机械刻划工艺参数优化研究[D]. 张垒垒.长春理工大学 2012
[8]双圆锥形圆弧刀刻划衍射光栅的槽形控制研究[D]. 倪坤.长春理工大学 2011
本文编号：3714648
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意义
1.2 机械刻划领域的国内外研究现状
1.2.1 机械刻划光栅理论国内外研究现状
1.2.2 刃下区材料作用国内外研究现状
1.2.3 二次机械刻划国内外研究现状
1.3 论文的主要内容
第2章 主副刻刀错刃机械刻划基础理论
2.1 刻刀的主要结构及参数
2.2 统一滑移线场模型
2.3 尖劈刀刻刀的刻划深度模型
2.4 主副刻刀的落刀位置
2.5 槽形过挤压机制
2.5.1 槽形过挤压现象
2.5.2 槽形过挤压原理
2.6 主副刻刀的槽形轮廓图
2.7 主副刻刀刻划后槽的弹性回弹及残余应力解析建模
2.7.1 弹性回弹解析建模
2.7.2 残余应力解析建模
2.7.3 二道槽光栅铝膜材料的应力分布
2.8 机械刻划过程中的加工硬化
2.8.1 机械刻划的加工硬化作用
2.8.2 机械刻划过程中的加工硬化层
2.8.3 加工硬化评价指标
2.8.4 加工硬化层与表面显微硬度的经验拟合公式
2.9 本章小结
第3章 主副刻刀刻深组合工艺仿真研究
3.1 仿真分析流程
3.2 三维仿真模型的建立
3.2.1 仿真模型的设置与网格划分
3.2.2 刻刀运动方式及边界条件的设置
3.3 有限元仿真刻划试验方案
3.4 主刀刻划过程中铝膜的材料流动分析
3.5 主副刻刀刻深组合工艺残余应力仿真分析
3.5.1 主刀刻划过程对铝膜的残余应力过程分析
3.5.2 刻深组合工艺对铝膜的残余应力拓扑分析
3.5.3 刻深组合工艺对铝膜的残余应力结果分析
3.5.4 刻深组合工艺对闪耀面上不均匀回弹的量化仿真分析
3.6 刻深组合刻划工艺加工硬化仿真分析
3.6.1 单刻刀机械刻划过程对加工硬化层的影响规律分析
3.6.2 刻深组合对加工硬化层的影响规律分析
3.7 主副刻刀刻深组合工艺对铝膜温度和刀具磨损的影响
3.7.1 刻深组合工艺对铝膜温度的影响规律分析
3.7.2 刻深组合工艺对刀具磨损的影响规律分析
3.8 本章小结
第4章 主副刻刀错刃机械刻划方法工艺分析
4.1 仿真模型
4.2 主副刻刀错刃机械刻划方法1
4.2.1 过挤压现象下材料流动分析
4.2.2 主副刻刀对已成形闪耀面的残余应力影响规律分析
4.3 主副刻刀错刃机械刻划方法2
4.3.1 刻划过程分析
4.3.2 改进方法
4.4 本章小结
第5章 主副刻刀错刃机械刻划方法试验研究
5.1 主副刻刀错刃机械刻划试验
5.1.1 主副刻刀错刃机械刻划搭建平台辅助设备
5.1.2 试验刻刀、工件及其属性
5.1.3 主副刻刀错刃机械刻划刀架结构及安装过程
5.1.4 主副刻刀错刃机械刻划试验平台搭建
5.2 主副刻刀错刃机械刻划结果分析
5.2.1 刻划后的槽形特征分析
5.2.2 刻划刀具磨损分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 A 相关计算公式
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DEFORM-3D的机械重复刻划工艺回弹变形仿真分析[J]. 史潮潮,石广丰,史国权,王子涛. 工具技术. 2019(08)
[2]机械重复刻划工艺的加工硬化试验研究[J]. 史潮潮,石广丰,史国权,王子涛,丁艳春. 工具技术. 2019(06)
[3]机械刻划过程中的材料滞留特征分析[J]. 丁艳春,石广丰,史国权. 机械工程学报. 2018(19)
[4]负前角刀具正交切削的滞留特性及力学性能有限元仿真分析[J]. 王子涛,石广丰,史国权. 工具技术. 2018(05)
[5]机械刻划槽形过挤压临界状态分析[J]. 李海超,石广丰,史国权,张士峰. 工具技术. 2018(04)
[6]负前角刀具切削加工机理的有限元仿真分析[J]. 王子涛,石广丰,史国权. 工具技术. 2018(03)
[7]衍射光栅机械刻划成槽过程中的应力拓扑分析[J]. 石广丰,田在祺,史国权,郭云霞. 制造业自动化. 2017(01)
[8]我国造出世界最大面积中阶梯光栅[J]. 本刊资料室. 物理通报. 2016(12)
[9]光栅刻划刀架系统的运行精度对光栅光谱性能的影响[J]. 杨超,于海利,冯树龙,李晓天,齐向东,姜珊,唐玉国. 光学精密工程. 2014(10)
[10]具有大面积均匀性、高质量的大尺寸中阶梯光栅铝膜的研究[J]. 李资政,杨海贵,王笑夷,高劲松. 物理学报. 2014(15)
博士论文
[1]强化刃PCBN刀具设计及其硬切削性能研究[D]. 李素燕.哈尔滨理工大学 2018
[2]铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究[D]. 周军.山东大学 2010
[3]高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D]. 付秀丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]主副双刀机械刻划刀具的位姿检测与试验[D]. 郭丰杰.长春理工大学 2019
[2]加工SiCp/Al复合材料的金刚石刀具的研制及其磨损机理研究[D]. 徐丽娜.吉林大学 2019
[3]基于遗传算法的枪钻结构优化设计及仿真试验研究[D]. 廖科伟.中北大学 2019
[4]基于激光衍射原理的金刚石刻刀对刀方法研究[D]. 张玉石.长春理工大学 2018
[5]TB6钛合金切削特性研究[D]. 王放.北方工业大学 2018
[6]机械刻划光栅槽面残余应力及回弹变形研究[D]. 田在祺.长春理工大学 2017
[7]中阶梯光栅机械刻划工艺参数优化研究[D]. 张垒垒.长春理工大学 2012
[8]双圆锥形圆弧刀刻划衍射光栅的槽形控制研究[D]. 倪坤.长春理工大学 2011
本文编号：3714648
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