薄板深孔加工技术研究

论文摘要

进入21世纪,在机械加工生产中,随着人们日益增强的环保意识,绿色加工制造越来越成为机械制造中的趋势。而孔的加工在机械加工中占着重要的比例,薄板钻孔又是孔加工的一部分,这就要求对薄板钻孔方法改进。薄板成深孔的加工技术是利用金属的塑性及钻头与工件间的摩擦,使零件加工位置温度升高软化屈服,发生塑性流动变成孔壁,从而得到孔的深度大于壁厚的一种工艺。它与传统薄板钻孔加工方法相比具有以下优点：可以提高薄板之间的连接强度、节省材料、提高生产效率、无冷却液、无屑、孔的质量更好,金属流线分布完整、合理等。薄板摩擦深孔加工是一种新的孔加工技术,随着环保意识日益提高,人们越来越重视各种节能技术,该技术必然有着广阔的推广应用前景。本文首先以摩擦学原理中的库伦摩擦、粘着摩擦与塑性加工工艺学中的平板胀形理论为基础,分别以钻头形状为球面及锥形球面为例建立胀形力学模型,对成孔力进行了理论推导,分析了该力的影响因素；分析了目前国产刀具材料的性能特征,选取合适的硬质合金材料作为薄板成深孔的钻头材料,设计制作了球面及锥形球面形状的钻头进行试验,研究钻头形状及工艺参数对成孔质量的影响；然后,又利用摩擦热使工件发生热变形,进行薄板成深孔试验,研究了工件热影响区的性能变化和组织变化规律,为进一步优化工艺参数提供依据；最后,对钻头破损进行分析,利用SEM对硬质合金钻头的磨损机理进行了研究,确定了该加工钻头的主要磨损形式。通过试验可以证明薄板摩擦成深孔方法的可行性,加工出来的孔完全能够加工螺旋孔,满足了增强薄板间的连接强度的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外孔加工发展现状
• 1.2.1 孔切削加工发展现状
• 1.2.2 钣金件塑性成孔研究发展现状
• 1.3 论文研究目的和意义
• 1.4 课题来源及主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 钻头材料的选择
• 2.1 主要刀具材料性能特征分析
• 2.2 YG6X材料性能分析
• 2.2.1 YG6X硬度分析
• 2.2.2 所选YG6X硬质合金成分分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 成孔力理论分析
• 3.1 平板胀形
• 3.2 球面形摩擦成孔力分析
• 3.2.1 球面形凸模胀形工序的力学模型
• 3.2.2 球形摩擦成孔力研究
• 3.3 锥形球面摩擦成孔力分析
• 3.3.1 锥形球面凸模胀形工序的力学模型
• 3.3.2 锥形球面摩擦成孔力研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 成孔性能的研究
• 4.1 工件性能分析
• 4.1.1 化学成分
• 4.1.2 力学性能
• 4.1.3 试验过程及硬度测试
• 4.1.4 金相分析
• 4.2 试验加工及分析
• 4.2.1 试验设计及加工成形过程
• 4.2.2 试验设计
• 4.2.3 试验过程和结果
• 4.3 工件周围硬度研究
• 4.4 工件微观组织研究
• 4.4.1 孔壁金相组织
• 4.4.2 电子显微镜下孔周围板材金相组织
• 4.4.3 扫面电镜下工件孔周围金相组织
• 4.5 本章小结
• 第5章 钻头的破损分析
• 5.1 钻头磨损分类
• 5.1.1 硬质点磨损
• 5.1.2 粘结磨损
• 5.1.3 扩散磨损
• 5.1.4 化学磨损
• 5.2 硬质合金钻头的裂纹扩展分析
• 5.2.1 产生裂纹条件
• 5.2.2 钻头的断裂
• 5.3 对试验后硬质合金钻头分析
• 5.3.1 试验后硬质合金硬度分布表
• 5.3.2 金属元素在钻头中的扩散
• 5.3.3 氧元素在刀具的扩散
• 5.3.4 碳在钻头表面的扩散
• 5.4 提高钻头性能的途径
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学生论文
• 致谢