风冷条件下淬硬钢切削过程的仿真与试验

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1、哈尔滨理工大学硕士学位论文风冷条件下淬硬钢切削过程的仿真与试验姓名：王树鹏申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：刘献礼20090301哈尔滨理T人学T学硕Ij学f≯论文风冷条件下淬硬钢切削过程的仿真与试验摘要制造业是世界范围内经济增长的重要因素，制造业也是工业的基础，制造业一直在寻找使生产成本降低的方法和提高现存工艺的效率。而切削加工是先进制造技术的一个重要组成部分，切削加工是汽车、航空航天、能源、模具等制造业中主要的加工技术和基础工艺，所以在切削加工中我们也要寻找降低成本提高效率的

2、方法．但随着全球环境的同益恶化，人们对环境问题越来越重视。同时可持续发展战略的提出，使得绿色制造得到越来越多的关注。使用涡流管的风冷却切削技术已经成为绿色制造中的研究热点内容之一。因此，本文应用涡流管进行风冷却与干切削对比试验，分析风冷却的效果，并采用有限元软件对切削过程进行仿真分析。本文首先结合生产实际，参考国内外有关资料，对涡流管的制冷原理和能量分离过程进行分析，构建了涡流管风冷却系统。其次使用PCBN刀具对高硬度材料C．℃r15轴承钢进行干切削及风冷却切削试验研究。分析实验结果表明，风冷却与

3、干切削相比，其对切削过程中切削力、切削温度、切屑形成过程等方面均有影uli,j．由于金属软化效应，使得风冷却的切削力比干切削切削力大；冷风加快了切削热在工件、切屑和刀具之间的传导，使切削区温度降低，进一步减小刀具磨损，提高了已加工表面质量：风冷却切削时工件材料局部冷脆，有利于切屑的剪切断裂，降低了切削负荷，切屑变形大。最后，本文建立了一个聚晶立方氮化硼刀具在风冷条件下切削淬硬钢的有限元分析模型。利用有限元软件DEFORM-3D对干式切削，风冷切削进行了建模仿真，有限元仿真分析得到了风冷条件下切削过

4、程的应力分布、温度分布，刀具磨损以及切屑的形成过程，并对仿真结果进行了提取。还进行了风冷却干切削对比的仿真，仿真结果呈现了与试验结果相一致的规律，仿真结果对风冷却切削技术的实际应用具有一定的参考价值。关键词涡流管；PCBN刀具；JxL冷却切削；有限元仿真哈尔演理T人学T学硕Ij学位论文SimulationandCuttingExperimentofHardCuttingUnderAirCoolingCuttingAbstractThemanufacturingindustryisallimport

5、antfactorineconomicgrowtharoundtheworldandalsothefoundationofindustry,manufacturinghasbeenlookingforwaystoreduceproductioncostsandimprovetheefficiencyofexistingtechnology．Cuttingisanimportantpartofadvancedmanufacturingtechnology,Cuttingisthemainproces

6、singtechnologyandfundamentaltechnologyinmanufacturingindustry,suchasautomobile，efficiencyincutting．Asthewholeglobalenvironmentisdeterioratingdaybyday,peoplepaymoreandmoreattentiontoenvironmentproblem．Meanwllile，puttingforwardofthestrategyofsustainable

7、developmaeronauticsandastronautics，powerandmold．SOWOshouldfindthewaytoreducecostandimproveentmakesgreenmanufacturetechnologygettingmoreandmoreattention．Applcationofair-coolingcuttingtechnologyofvortextubehasbeenalreadythemosthotresearchofgreenmanufact

8、uretechnology．Therefore,thethesisapplysthecontrasttestforair-coolinganddrycuttingofvortextubeandanalyzestheeffectofair-cooling．Moreoveritsimulatestheprocessofcuttingbyanalysissoftware．Firstly,Combiningwithproductionpractice,consultingdomestica