刀片表面粗糙度和切削参数对薄壁筒车削残余应力的影响

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1、学校代码10530学号201510161714分类号TH161密级公开硕士学位论文刀片表面粗糙度和切削参数对薄壁筒车削残余应力的影响学位申请人王金龙指导教师胡自化教授学院名称机械工程学院学科专业工程硕士(机械工程领域)研究方向数字化设计与制造二○一八年六月六日InfluenceofBothSurfaceRoughnessofCarbideInsertsandCuttingParametersonResidualStressesinThin-WalledCylinderTurningCandidateWangJinLongS

2、upervisorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineering(MechanicalEngineering)UniversityXiangtanUniversityDateJun6th,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得

3、的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。湘潭大学

4、硕士学位论文摘要摘要薄壁件具有重量轻、结构复杂、刚性差以及易变形等特点。在航空航天、船舶、汽车等领域应用极为广泛。但薄壁零件在加工过程中表面容易产生残余应力，导致前期制坯、中期加工、后期时效均因残余应力分布和再分布产生严重变形，结果带来几何尺寸和形位误差的失控，严重时甚至导致产品报废。为此，如何改善加工过程中刀具与切屑间的摩擦条件，实现工件加工表面残余应力的正确预测和合理控制对提高产品的加工质量显得尤为重要。因此，本文拟尝试以提高刀片表面的光洁度和合理选择切削参数减小刀具与切屑之间的摩擦系数，达到改善工件表面残余应力分布的

5、目的。具体利用化学机械抛光(CMP)的方法制备出具有不同表面粗糙度的硬质合金刀片，运用有限元仿真和切削力车削实验和残余应力测试实验等研究方法，获得刀片表面与切屑之间的摩擦系数；分析刀片表面粗糙度和切削参数对工件表面残余应力的影响；基于已建立车削残余应力场开展后续切削加工变形仿真分析。主要研究工作如下：1)不同表面粗糙度硬质合金刀片的制备。采用CMP多工序流程，分别制备粗抛、粗抛+半精抛、粗抛+半精抛+精抛三组具有不同表面粗糙度的硬质合金刀片，并通过超景深显微镜观测各组刀片表面微观形貌。2)不同表面粗糙度刀片表面与切屑之间实

6、际摩擦系数的确定。首先开展AdvantEdge有限元切削力仿真实验获得不同表面粗糙度刀片在不同切削参数条件下的摩擦力和摩擦系数之间的关系式。再结合切削力车削实验获得具有不同表面粗糙度刀片对应切削参数条件下的实际切削摩擦系数。3)不同表面粗糙度刀片和切削参数对车削残余应力的影响。首先通过AdvantEdge有限元软件计算获得不同表面粗糙度刀片和对应切削参数条件的切削工件表面残余应力值。然后，通过X射线残余应力测试仪测量已加工工件表面残余应力值，分析刀片表面粗糙度和切削参数对工件加工表面残余应力的影响，最后建立工件加工表面残余

7、应力的经验计算公式。4)不同表面粗糙度刀片和切削参数对应车削残余应力的后续车削变形仿真分析。利用ANSYSWorkbench有限元软件建立薄壁筒件，在表层施加不同表面粗糙度刀片和切削参数对应的表面残余应力，并借助生死单元技术模拟切削过程，分析不同表面粗糙度刀片和切削参数的车削残余应力的后续车削薄壁筒变形的影响。综上，本文的研究为揭示刀片表面粗糙度和切削参数对薄壁筒车削残余应力的影响规律将提供理论参考。关键词：车削残余应力；化学机械抛光；摩擦系数；薄壁筒；切削变形I湘潭大学硕士学位论文AbstractAbstractThin

8、-walledpartshavethecharacteristicsoflightweight,complexstructure,poorrigidityandeasydeformation.Itiswidelyusedinaerospace,ship,automobileandotherfields.