基于有限元方法的GH4169车削过程刀具磨损仿真及试验研究

发布时间：2017-12-11 19:18

  本文关键词：基于有限元方法的GH4169车削过程刀具磨损仿真及试验研究

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【摘要】：镍基高温合金由于在600℃及以上的高温条件下仍具备较高的强度以及良好的稳定性、抗疲劳性,因此广泛应用于航空发动机盘环轴类零件中。镍基高温合金切削加工过程中的导热性差、加工硬化倾向大等加工特点严重影响了刀具寿命、已加工表面质量、加工成本及效率。因此,研究镍基高温合金切削用涂层硬质合金刀具的磨损规律及分布情况对航空发动机盘环轴类零件的实际加工具有重要意义。基于UG NX8.5建立了精确的MJ槽型硬质合金刀片以及不同磨损程度的刀片几何模型。结合有限元仿真关键技术:材料本构模型、分离准则、网格划分技术等,采用有限元仿真软件DEFORM-3D建立了GH4169车削过程三维有限元仿真热力耦合模型。基于有限元的方法获得了不同切削参数下车削过程中切削力的变化规律,切削温度、刀具磨损的分布情况,分析了刀具磨损程度对切削力和切削温度的影响规律。对比涂层硬质合金刀具车削GH4169单因素试验所获得的切削力、前刀面磨损形貌等结果,对所建立的仿真模型进行了验证。分析了不同切削参数下切削力、后刀面磨损量以及切屑形状的变化规律。分析了特定切削参数下的刀具磨损过程,确定了该切削参数下的刀具寿命,并进一步分析了刀具磨损程度对切削力的影响。为了优化刀具几何参数及槽型,采用有限元仿真软件DEFORM-2D建立了高温合金GH4169车削过程二维正交切削有限元仿真热力耦合模型。分析了刀具前角、后角、刃口钝圆半径以及槽型对切削力、切削温度及刀具磨损的影响,并以最小刀具磨损量为目标对所选的刀具几何参数以及刀具槽型进行了优选。研究成果为镍基高温合金切削用涂层硬质合金刀具的刀具磨损控制以及结构设计优化提供了理论依据和基础。
【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】：2017
【分类号】：TG51

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本文编号：1279622