超高强度钢40crni2si2mova高速车削机理及仿真研究

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1、国内图书分类号:TG501.1工学硕士学位论文超高强度钢40CrNi2Si2MoVA高速车削机理及仿真研究硕士研究生：李珍灿导师：张慧萍申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械制造及其自动化所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TG501.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonMechanismandSimulationduringHighSpeedMachiningofUltraHighS

2、trength40CrNi2Si2MoVACandidate：LiZhencanSupervisor：ZhangHuipingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufactureandAutomationDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology超高强度钢40CrNi2Si2MoVA高速车削机理及仿真研究摘

3、要随着航空航天领域的迅猛发展，超高强度钢40CrNi2Si2MoVA作为一种新的难加工材料被广泛应用于航空航天领域，但由于在切削加工过程中表现切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、已加工表面质量差，切屑难以控制等特点，造成其加工难度大、加工效率低等问题，严重制约了其在航空航天领域的应用和发展，实现该材料的高效切削加工成为切削加工领域的一个难题，本文以高速切削理论为基础，利用试验和有限元仿真相结合的方法对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA的切削力、切削温度及切屑进行了研究。首先，通过对切削力、切削温度的理论分析进行了单因素

4、切削实验，研究硬质合金刀具、陶瓷刀具、PCBN刀具在不同切削参数下对切削过程的影响，根据刀具性能及实验数据的对比，选用PCBN刀具分别研究了其切削用量三要素及刀具圆弧半径对切削力、切削温度的影响规律。采用三因素四水平正交切削实验建立PCBN刀具切削40CrNi2Si2MoVA钢的切削力和切削温度数学模型，利用极差分析的方法观察了切削参数影响切削力、切削温度的主次因素，最后运用数学模糊算法优化了切削参数。其次，在对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA切屑形态分析的基础上，采用硬质合金槽型刀具对40CrNi2Si2MoVA钢

5、进行6种切削速度的断屑试验，研究了切削参数对切屑折断的影响规律，建立了切削速度与断屑点数、极限进给量、极限背吃刀量之间的数学模型，并对不同切削参数对切屑宏观形态和微观形态的影响了进行分析，总结了影响切屑折断的因素及控制方法。最后，利用Advantedged有限元分析软件建立PCBN刀具切削超高强度钢40CrNi2Si2MoVA有限元仿真模型，通过切削力、切削温度及切屑的仿真结果与切削实验数据进行比较，验证有限元切削模型的有效性，说明仿真模型可以代替部分实验进一步分析刀具几何参数和切削参数对切屑形成、切削力、切削温度、应力应

6、变等数值的影响规律。关键词40CrNi2Si2MoVA钢；正交切削模型；切屑折断；有限元仿真-I-StudyonMechanismandSimulationduringHighSpeedMachiningofUltraHighStrength40CrNi2Si2MoVAAbstractWiththerapiddevelopmentofaeronautics,astronautics,automobile,energyetc,theultrahighstrengthsteel40CrNi2Si2MoVA,asanewkind

7、ofdifficult-to-cutingmaterial,waswidelyappliedtofieldsofaeronauticsandastronautics.However,thedifficultandlowefficiencyinprocessingseverelyrestrictedtheapplicationanddevelopmentofthismaterialinfieldsofaeronauticsandastronautics.Theuniquemechanicalpropertiesofthism

8、aterialmadeitpresentbigcuttingforce,highcuttingtemperature,seriouswearofthecuttingtools,poorqualityofmachinedsurfaceanddifficultcontrollingofchipetc,the