超高强度钢40CrNi2Si2MoVA高速车削机理及仿真研究

发布时间：2017-07-18 22:18

  本文关键词：超高强度钢40CrNi2Si2MoVA高速车削机理及仿真研究

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【摘要】：随着航空航天领域的迅猛发展，超高强度钢40CrNi2Si2MoVA作为一种新的难加工材料被广泛应用于航空航天领域，但由于在切削加工过程中表现切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、已加工表面质量差，切屑难以控制等特点，造成其加工难度大、加工效率低等问题，严重制约了其在航空航天领域的应用和发展，实现该材料的高效切削加工成为切削加工领域的一个难题，本文以高速切削理论为基础，利用试验和有限元仿真相结合的方法对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA的切削力、切削温度及切屑进行了研究。 首先，通过对切削力、切削温度的理论分析进行了单因素切削实验，研究硬质合金刀具、陶瓷刀具、PCBN刀具在不同切削参数下对切削过程的影响，，根据刀具性能及实验数据的对比，选用PCBN刀具分别研究了其切削用量三要素及刀具圆弧半径对切削力、切削温度的影响规律。采用三因素四水平正交切削实验建立PCBN刀具切削40CrNi2Si2MoVA钢的切削力和切削温度数学模型，利用极差分析的方法观察了切削参数影响切削力、切削温度的主次因素，最后运用数学模糊算法优化了切削参数。 其次，在对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA切屑形态分析的基础上，采用硬质合金槽型刀具对40CrNi2Si2MoVA钢进行6种切削速度的断屑试验，研究了切削参数对切屑折断的影响规律，建立了切削速度与断屑点数、极限进给量、极限背吃刀量之间的数学模型，并对不同切削参数对切屑宏观形态和微观形态的影响了进行分析，总结了影响切屑折断的因素及控制方法。 最后，利用Advantedged有限元分析软件建立PCBN刀具切削超高强度钢40CrNi2Si2MoVA有限元仿真模型，通过切削力、切削温度及切屑的仿真结果与切削实验数据进行比较，验证有限元切削模型的有效性，说明仿真模型可以代替部分实验进一步分析刀具几何参数和切削参数对切屑形成、切削力、切削温度、应力应变等数值的影响规律。
【关键词】：40CrNi2Si2MoVA钢 正交切削模型 切屑折断 有限元仿真
【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】：2015
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题来源及研究目的和意义11-13
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题的研究目的和意义11-13
• 1.2 超高强度钢 40CrNi2Si2MoVA 概述13-16
• 1.2.1 超高强度钢 40CrNi2Si2MoVA 的性能及应用13-15
• 1.2.2 超高强度钢 40CrNi2Si2MoVA 的加工性分析15-16
• 1.3 超高强度钢 40CrNi2Si2MoVA 国内外研究现状16-17
• 1.4 高速切削机理国内外研究现状17-19
• 1.4.1 切削力国内外研究现状17-18
• 1.4.2 切削温度的国内外研究现状18-19
• 1.4.3 切削仿真国内外研究现状19
• 1.5 本文的主要内容19-21
• 第2章 高速车削 40CrNi2Si2MoVA 钢切削力和切削温度的试验研究21-30
• 2.1 试验设备及切削条件21-23
• 2.1.1 试验设备21-22
• 2.1.2 切削条件22-23
• 2.2 试验方案及结果分析23-24
• 2.2.1 试验方案23
• 2.2.2 结果分析23-24
• 2.3 切削用量对切削力的影响24-27
• 2.3.1 切削速度对切削力的影响24-25
• 2.3.2 进给量对切削力的影响25-26
• 2.3.3 背吃刀量对切削力的影响26-27
• 2.3.4 圆弧半径对切削力的影响27
• 2.4 切削用量对切削温度的影响27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 高速车削 40CrNi2Si2MoVA 钢切削力和切削温度预测模型的建立30-44
• 3.1 常用的建模方法和模型简介30-33
• 3.1.1 切削建模的方法和意义30-31
• 3.1.2 切削模型的理论分析31-33
• 3.2 切削力和切削温度预测模型的建立33-40
• 3.2.1 正交切削试验设计33-35
• 3.2.2 试验结果极差分析35-38
• 3.2.3 切削力和切削温度的回归预测模型38-39
• 3.2.4 线性回归模型的显著性检验39-40
• 3.2.5 回归模型系数的显著性检验40
• 3.3 切削力和切削温度模型的参数优化40-42
• 3.3.1 多目标函数的模糊数学求解方法40-41
• 3.3.2 切削参数优化41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 高速车削 40CrNi2Si2MoVA 钢切屑折断性能的研究44-59
• 4.1 高速切削切屑的形成过程44-46
• 4.1.1 高速切削切屑的形成44-45
• 4.1.2 高速切削切屑的类型45-46
• 4.2 高速切削断屑试验研究46-53
• 4.2.1 试验机床、刀具及切削参数46
• 4.2.2 试验结果及分析46-49
• 4.2.3 切削速度与断点数之间的数学模型49-51
• 4.2.4 切削速度与极限进给量之间的数学模型51-52
• 4.2.5 切削速度与极限背吃刀量之间的数学模型52-53
• 4.3 切屑形态的试验研究53-56
• 4.3.1 切屑的宏观形态分析53-55
• 4.3.2 切屑的微观形态分析55-56
• 4.4 切屑控制56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 高速车削 40CrNi2Si2MoVA 钢仿真模型的建立及分析59-70
• 5.1 有限元仿真软件简介59-61
• 5.1.1 有限元分析方法的基本思想59-60
• 5.1.2 有限元分析方法的关键技术60-61
• 5.2 高速车削过程的仿真结果分析61-63
• 5.2.1 有限元仿真模型的建立61-62
• 5.2.2 切屑形态的实验仿真对比62
• 5.2.3 切削过程刀具工件应力分布62-63
• 5.3 高速车削过程切削力的仿真分析63-66
• 5.3.1 切削速度对切削力的影响63-64
• 5.3.2 刀具前角对切削力的影响64-65
• 5.3.3 刀具后角对切削力的影响65-66
• 5.4 高速车削过程切削温度的仿真分析66-69
• 5.4.1 切削速度对切削温度的影响66-67
• 5.4.2 刀具前角对切削温度的影响67-68
• 5.4.3 刀具后角对切削温度的影响68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：560066