ZL109铝合金车削加工的数值仿真及实验研究

发布时间：2017-08-04 21:13

  本文关键词：ZL109铝合金车削加工的数值仿真及实验研究

  更多相关文章： 铝硅合金 本构模型参数 刀具几何参数 切削用量 有限元仿真

【摘要】：铝硅合金材料具有较好的综合性能,广泛应用于飞机、汽车、坦克及船用发动机等工业部门中,但铝硅合金属于难加工材料,其切削效率低,刀具磨损严重,加工成本高。因此,研究新型材料刀具在铝硅合金加工中的应用,提高铝硅合金加工工艺水平是当前急需解决的问题。本文针对PCD车刀切削ZL109铝硅合金进行了深入的研究。首先,利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的Johnson-Cook本构模型参数。其次,采用单因素试验法,利用有限元分析软件Advant Edge FEM,分析刀具几何参数(前角、后角和刀尖圆弧半径)对切削力和刀尖温度影响。利用正交试验法和极差分析,优选出最佳的刀具几何参数组合,从而得到最优的刀具结构。第三,采用单因素法和正交试验法,利用有限元软件对切削用量参数(进给量、背吃刀量和切削速度)进行模拟切削,极差分析后得到最优的切削用量。最后,针对刀具几何参数和切削用量参数进行实验验证,并将实验结果与仿真结果进行了对比,分析了其中差异可能存在的原因。通过本文的研究,得到了ZL109铝合金的Johnson-Cook本构模型参数,并利用有限元仿真,获得最优的刀具几何参数和切削用量,通过实验验证和对比分析,证明了仿真优化结果的可行性。希望本文的研究能为改善铝硅合金加工提供参考。
【关键词】：铝硅合金 本构模型参数 刀具几何参数 切削用量 有限元仿真
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 铝硅合金本构参数研究现状11-12
• 1.2.1 铝硅合金简介11
• 1.2.2 铝硅合金本构参数研究现状11-12
• 1.3 PCD刀具切削铝合金研究现状12-14
• 1.3.1 PCD刀具简介12-13
• 1.3.2 PCD刀具切削铝合金研究现状13-14
• 1.4 金属切削有限元仿真研究现状14-16
• 1.4.1 Advant Edge FEM简介14-15
• 1.4.2 金属切削有限元仿真研究现状15-16
• 1.5 本文主要研究内容16
• 1.6 本章小结16-18
• 第二章 ZL109铝合金本构方程的确定18-28
• 2.1 Johnson Cook本构方程18-19
• 2.2 准静态实验MTS及动态压缩实验SHPB19-26
• 2.2.1 材料与试样的制备19-20
• 2.2.2 准静态实验MTS20-21
• 2.2.3 动态压缩实验21-26
• 2.3 Johnson Cook本构方程参数的确定26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 PCD车刀切削加工的有限元分析28-52
• 3.1 切削加工仿真参数的设定28-30
• 3.2 刀具几何参数的单因素法分析30-36
• 3.2.1 刀具前角对切削性能的影响31-32
• 3.2.2 刀具后角对切削性能的影响32-34
• 3.2.3 刀具刀尖圆弧半径对切削性能的影响34-36
• 3.3 刀具几何参数的正交试验法分析36-39
• 3.4 结果验证39-40
• 3.5 切削用量的单因素法分析40-46
• 3.5.1 进给量对切削力和刀尖温度的影响40-42
• 3.5.2 背吃刀量对切削力和刀尖温度的影响42-44
• 3.5.3 切削速度对切削力和刀尖温度的影响44-46
• 3.6 切削用量的正交试验法分析46-49
• 3.7 结果验证49
• 3.8 本章小结49-52
• 第四章 PCD车刀切削加工的实验验证52-66
• 4.1 实验条件与方法52-54
• 4.1.1 实验设备52-53
• 4.1.2 实验条件53-54
• 4.1.3 实验方法54
• 4.2 实验结果分析54-59
• 4.2.1 刀具几何参数54
• 4.2.2 切削用量参数54-59
• 4.3 实验结果与仿真结果对比分析59-65
• 4.3.1 刀具几何参数59-60
• 4.3.2 切削用量参数60-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 附录A:攻读硕士学位期间的科研成绩74

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本文编号：621722