45Cr淬硬钢薄壁件车削工艺优化研究

论文摘要

课题以45Cr淬硬钢薄壁件为研究对象,就其实际生产中存在的加工质量和效率问题,通过对其车削加工工艺的实验研究、理论分析以及切削加工过程的有限元仿真,以求达到改善其车削加工工艺,选出合适的切削刀具和最优的切削参数,提高生产效率和降低生产成本的目的。本文主要研究内容为:(1)金属陶瓷刀具的切削性能研究。研究内容包括:分析了45Cr淬硬钢的材料特性,基于加工特征和车削机床对刀具的要求,并考虑市场需求等因素等,选择了几种新型金属陶瓷刀具,并对其切削性能进行了研究;系统的进行了45Cr淬硬钢薄壁工件的切削力单因素实验和刀具磨损实验,分析了金属陶瓷刀具的切削力变化规律、磨损形态以及磨损原因、刀具的断屑槽类型对刀具切削性能和工件质量的影响,最终选出了适合45Cr淬硬钢工件的金属陶瓷刀具,建立了相关刀具的切削力模型,选出了合适的断屑槽,为选择合适的切削刀具提供理论依据。(2)45Cr淬硬钢薄壁件车削加工参数的优化。综合运用田口法、主成分分析法以及表面响应法,以切削参数为优化对象,以切削力,切削功率,零件表面粗糙度以及材料去除率等参数为优化目标,获取最优的切削参数,并通过最优切削参数的验证性试验,在保证薄壁零件的加工质量的同时,达到降低生产成本和提高刀具寿命的目的。(3)切削加工过程的有限元仿真分析。采用Ansys9.0建立薄壁件切削加工的力学模型,分析了工件的夹紧变形、在半精加工以及精加工条件下的变形和受力情况,切削区的热变形,以及夹具修改前后的变形和受力情况,为进一步采用有限元仿真分析进行加工工艺优化的深入研究作铺垫。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 淬硬钢车削加工技术
• 1.1.1 淬硬钢车削加工技术概述
• 1.1.2 常用淬硬钢车削加工刀具
• 1.2 金属陶瓷刀具的发展动态
• 1.3 加工工艺优化的发展现状
• 1.4 本课题研究的意义与内容
• 第二章 金属陶瓷刀具的切削性能研究
• 2.1 试验条件与测量方法
• 2.1.1 实验装置及实验原理
• 2.1.2 试验用金属陶瓷刀具和工件
• 2.2 传感器的标定试验
• 2.3 金属陶瓷刀具的单因素切削力实验分析
• 2.3.1 金属陶瓷刀片的单因素切削力试验及切削力公式
• 2.3.2 四种刀片的单位切削力
• 2.4 金属陶瓷刀具的耐磨损性研究
• 2.4.1 金属陶瓷刀具的磨损实验
• 2.4.2 金属陶瓷刀具的磨损机理
• 2.5 断屑槽对刀具切削性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 45Cr淬硬钢薄壁件的切削参数的优化
• 3.1 基于田口法和主成分分析法的车削参数优化
• 3.1.1 试验所用的优化方法理论
• 3.1.2 基于田口法和主成分分析法的优化试验分析
• 3.2 基于表面响应法的车削参数优化
• 3.2.1 表面响应法
• 3.2.2 基于表面响应法的优化实验分析
• 3.3 优化切削参数的验证试验分析
• 3.3.1 切削参数的优化结果分析
• 3.3.2 优化切削参数的验证性试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 切削加工过程的有限元仿真
• 4.1 车削有限元仿真模型的建立
• 4.2 切削加工仿真分析
• 4.2.1 夹紧力仿真实验
• 4.2.2 外圆半精加工切削仿真
• 4.2.3 外圆精加工切削仿真
• 4.3 夹具修改前后切削仿真实验
• 4.4 切削温度的仿真实验
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢