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切削过程第一变形区温度计算

在金属切削过程中,切削温度的分布除了对各种刀具磨损机理的影响之外,对于确定切屑变形过程中的材料行为也是非常重要的。为此,人们试图从理论上或试验上获得刀具、工件以及切屑中的温度分布。尽管对切削温度所进行的理论研究已经由二维发展到三维,但不管是使用移动热源理论的方法,’‘-‘’还是采用有限差分法的计算,”‘都仍然是遵从经典的单一剪切面模型,即假设能量的输入是集中在一个平面内。实际上,金属切削过程中的材料塑性变形是发生在具有一定厚度的区域内,所以把第一变形区作为平面移动热源计算切削温度,必然会带来一定的误差。用于计算切削温度场的有限元法,“-”虽然考虑了整个变形区各点的塑性变形,但相当大的计算量使其难以得到应用。这里把第一变形区作为体积移动热源来考虑,根据传热原理可以计算变形区沿厚度方向的温度分布。1 计算方法 处于平面应变状态的金属正交切削过程,在达到积屑瘤消失的切削速度之后,第一变形区可视为图1所示的沿AB方向均匀变形的平行边剪切...  (本文共6页) 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

基于线性扰动分析的高速切削过程绝热剪切预测研究

高速切削加工已经成为机械加工领域的主流技术。许多被加工材料在高速切削过程中都会发生绝热剪切,形成锯齿形切屑。高速切削过程中绝热剪切的出现,一方面可能会引起切削力的高频振动,加剧刀具磨损,影响加工表面质量;另一方面则可能会成为切屑裂纹或破坏的先导,有助于实现自动化加工中的自然断屑。无论绝热剪切对材料切削加工性的影响是正面的还是负面的,都需要判断绝热剪切在什么样的切削条件下发生,以便利用或避免这种现象。因此进行高速切削过程中绝热剪切的预测研究,对于促进高速切削技术的发展和应用都具有重要的理论意义和实用价值。基于以上认识,本文采用理论建模与实验研究相结合的方法,开展了高速切削过程中绝热剪切的预测研究,主要内容如下:首先,进行了高速切削过程中绝热剪切的建模及其线性扰动分析。考虑压应力的影响,建立了高速切削过程第一变形区的应力状态模型。针对第一变形区的压缩剪切复合变形过程,建立了连续介质力学基本方程。通过线性扰动分析,获得了绝热剪切临界判...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

重载切削条件下切削变形区热—力分布特性研究

2.25Cr-1Mo-0.25V钢在我国石油、能源行业有着非常广泛的应用,是加氢反应器筒节材料的重要组成部分,材料本身具有强度高、塑性好、耐高温等优点,是一种难加工材料。在重型切削中,切削深度和进给量大,导致产生的切削温度和切削力也非常大,在热-力的共同作用下会对刀具磨损产生一定的影响,因此,对重载切削条件下切削变形区的热-力分布情况进行研究,掌握其分布规律,以解决加工效率低、刀具磨损严重等难题。首先,基于前刀面切削力系数建立前刀面切削力预测模型,通过试验来验证模型的精确性;研究大型切屑的卷曲过程,揭示切屑的生成机理;分析重载条件下切屑的折断力学特性,为大型切屑的卷曲和折断研究提供理论参考。其次,对重型切削变形区的温度场进行研究,推导出剪切区和刀-屑接触区温度的计算公式;通过刀具磨损试验并借助有限元仿真技术,对切削温度与刀具磨损的关系进行定量分析,建立刀具前刀面磨损模型。再次,进行切削试验,测量切削温度、切削力并收集不同参数下的...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

铝合金干切削和少量润滑切削试验及模糊监控研究

自从二十世纪九十年代提出“绿色制造”概念以来,由于人们环保意识的增强和可持续发展战略的提出,绿色制造正在成为制造业的重要特征和基本生产模式。为了提高生产率、工件加工质量和刀具耐用度,传统的金属切削中大量使用切削液。但是切削液的大量使用会对人和环境造成严重的负面影响,而且切削液的使用费用相当高。无论从保护人身健康、生态环境的角度,还是从经济角度考虑,在金属切削过程中不使用或尽可能地少使用切削液都是极其必要的。本文在国家自然科学基金项目(50875120)资助下,对铝合金干切削和少量润滑切削进行研究。首先对干切削和少量润滑切削机理进行了深入研究。以往对金属切削过程的研究没有对振动和声发射信号给予足够关注,本文对干切削和少量润滑切削加工过程中的这两种信号在较抽象的物理信号层面进行系统深入地研究,旨在从一个新的视角揭示干切削和少量润滑切削机理。另外,对干切削和少量润滑切削效果进行了试验研究。最后,在对少量润滑研究的基础上,为了能够在金属...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

《现代制造工程》2015年12期
现代制造工程

正交切削第一变形区温度分布的研究

在金属切削过程中,大量的切削热使切削温度升高,这将直接影响刀具前刀面上的摩擦因数、积屑瘤的形成和消退、刀具的磨损、工件加工精度和已加工表面质量等,因此对切削温度的研究有着重要的意义。对于金属切削温度的理论预测,文献[1]~文献[9]等都做了大量的工作,但是文献[1]~文献[9]的研究都是在将第一变形区看成是移动平面热源的基础上进行的。在金属切削过程中,第一变形区并不是一个平面,而是一个具有一定宽度的窄带,因此应该将第一变形区看成是一个体积移动热源,而不是看成平面热源。文献[10]提出了考虑体积移动热源计算第一变形区温度分布的方法,但在计算中采用了平均剪应力,而第一变形区的变形是不均匀的,所以每个平面的剪应力也不同;因此本文考虑了正交切削第一变形区剪应力的不均匀,提出基于不均匀体积移动热源的正交切削第一变形区温度分布的计算方法,并分析了切削速度、切削厚度和刀具前角对第一变形区温度分布的影响。1正交切削模型在正交切削条件下,当切削宽...  (本文共5页) 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

高速铣削淬硬钢已加工表面形成的热力分布研究

国内汽车覆盖件模具的总体寿命水平比国外先进水平低,精密高档的汽车覆盖件淬硬钢模具仍主要依赖进口。出现这种现象的根本原因在于我国汽车覆盖件淬硬钢模具的设计制造中,比较重视结构完整性,对表面完整性的重要影响重视不够。从球头刀铣削复杂刀工接触关系出发,建立了模拟瞬时顺铣的正交切削变切厚刀工接触关系模型、以及球头铣削刀工接触关系模型。建立了高速切削中的热产生模型;建立了高速铣削淬硬钢的3D有限元分析模型,并确定了合适的有限元模拟中材料本构关系模型、摩擦磨损模型、刀屑分离准则及网格划分方法。建立了基于正交切削的解析模型,计算了第一变形区应力场、温度场的解析值;基于建立的3D铣削有限元模型,分析了切削过程中工件的应力场和温度场分布特点;提出了应力场和温度场分布特征参数,用定性与定量结合的方法对切削过程中的应力场温度场给出了特定的表达,分析了切削参数对这些特征参数的影响。进行了高速铣削淬硬钢的单因素试验,研究了切削参数对切削过程中热力特性的影...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>