粘塑性金属的切削毛刺研究

论文摘要

通过对粘塑性金属的切削毛刺研究，扩大了金属切削毛刺的研究范围，使人们对处于粘塑性状态的金属的切削毛刺的形成有更深入的认识。在对金属切削理论、毛刺形成机理和粘塑性理论研究与分析的基础上，系统的开展了粘塑性金属的切削毛刺的理论与试验研究。基于金属切削理论和金属切削力学分析了粘塑性金属切削时的切削力，建立了粘塑性金属切削的力学模型。在毛刺分类的基础上，结合粘塑性金属锯切过程，初步分析了主、副切削刃毛刺的形态和切削方向上各种毛刺的形成过程。对适合于粘塑性金属切削仿真的材料本构关系模型、切屑分离准则、刀-屑接触模型等进行了分析，确定了有限元仿真所需要的边界条件。在此基础上，运用有限元软件进行了有限元仿真，得到了主、副切削刃切削方向毛刺形成过程的仿真结果，并对仿真结果进行了分析。通过对铅进行切削试验，将试验结果与仿真结果及理论结果进行对比分析，研究了刀具几何参数和切削参数对主、副切削刃切削方向毛刺的影响规律。通过本文的研究丰富了粘塑性金属切削毛刺的形成理论，并建立了有限元模型，尤其是对副切削刃切削方向毛刺的形成和有限元仿真结果的分析，对副切削刃上毛刺的形成有了直观的认识和理解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 粘塑性的概念及研究状况
• 1.3 金属切削毛刺的概念
• 1.3.1 影响切削毛刺形成的因素
• 1.3.2 当前的毛刺分类体系
• 1.4 金属切削毛刺的国内外研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 金属切削模型及毛刺的形成模型
• 2.1 金属切削模型
• 2.2 锯切过程分析
• 2.2.1 锯切加工过程的等效厚度模型
• 2.2.2 锯齿齿形角度的分析
• 2.3 切削方向毛刺形成的切削模型
• 2.3.1 金属切削中的四个变形区
• 2.3.2 毛刺的形成阶段
• 2.4 切削方向毛刺的形成模型
• 2.4.1 毛刺形成的初期
• 2.4.2 毛刺形成的中期
• 2.4.3 毛刺形成的后期
• 2.5 副切削刃切出方向毛刺
• 2.6 本章小结
• 第3章 切削加工有限元仿真技术
• 3.1 概述
• 3.2 切削加工有限元仿真的主要技术
• 3.2.1 材料的类型
• 3.2.2 材料的流动应力模型
• 3.2.3 网格划分及动态自适应网格重划
• 3.2.4 切屑的分离与断裂准则
• 3.2.5 刀-屑间的接触与摩擦模型
• 3.2.6 切削过程中的热模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 切削毛刺形成的有限元仿真与分析
• 4.1 三维切削有限元模型的建立
• 4.1.1 几何模型的建立
• 4.1.2 材料模型的建立
• 4.1.3 仿真参数的设定
• 4.2 仿真结果分析
• 4.2.1 主切削刃切削方向毛刺形成的有限元仿真
• 4.2.2 基于一次切削的主切削刃毛刺二次切削仿真
• 4.2.3 副切削刃切削方向毛刺形成的有限元仿真
• 4.2.4 基于一次切削的副切削刃毛刺二次切削仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 切削试验和结果分析
• 5.1 概述
• 5.2 试验设备及相关材料
• 5.3 试验方案
• 5.4 试验结果与数据处理
• 5.4.1 试验结果
• 5.4.2 试验结果的直观分析
• 5.5 各因素对毛刺的影响分析
• 5.5.1 刀具前角对主、副切削刃切削方向毛刺的影响
• 5.5.2 切削速度对主、副切削刃切削方向毛刺的影响
• 5.5.3 进给量对主、副切削刃切削方向毛刺的影响
• 5.5.4 刀具副偏角对主、副切削刃切削方向毛刺的影响
• 5.5.5 误差存在原因
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介