车削工艺参数对铝合金211Z加工表面质量的影响

摘要

耐热高强韧铝合金211Z是近年来我国在新型铝合金材料研发方面取得的一项的重大突破，该材料的研制成功解决了目前高强度铸造铝合金存在的强度不足、配方成本高的问题，是目前强度最高、综合力学性能最好的铸造铝合金材料之一，应用前景十分广阔。较强的塑性和变形能力也使得该材料的切削加工具有一定的特殊性。本文围绕铝合金211Z的动态力学性能，车削加工方式，工艺参数对切削加工性和表面质量的影响等，主要展开了以下几个方面的的研究：
　　1.研究了铝合金211Z的动态力学性能，对其进行常温下准静态加载的拉伸试验和不同温度下的动态压缩实验，得出了相应的应力－应变曲线。依据Johnson-Cook模型，在准静态到动态较宽应变率范围内建立了材料的物理本构方程，为铝合金211Z切削加工的计算机模拟、切削加工变形机理分析奠定了基础。
　　2.在UG中建立了刀具的三维几何模型，在Deform-3D中建立了铝合金211Z的车削有限元模型，仿真了切削加工过程，并开展了车削实验进行验证。
　　3.通过计算机模拟和车削实验，研究了切削用量（切削速度、进给量、背吃刀量）及刀具几何参数（前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径）对铝合金211Z切削力、切削温度的影响规律，建立了切削力、切削温度的预测模型，对预测模型进行了拟合度和回归显著性检验并进行了实验验证，结果表明预测模型能很好的反映切削用量与切削力、切削温度之间的关系。
　　4.通过车削实验研究了切削用量及刀尖圆弧半径对已加工表面粗糙度的影响规律，分别以切削用量、刀尖圆弧半径为自变量，建立了铝合金211Z表面粗糙度的预测模型，并对预测模型进行了修正。
　　5.通过计算机模拟和车削实验，研究了切削用量对铝合金211Z已加工表面残余应力的影响规律，并通过有限元仿真研究了前角对已加工表面残余应力的影响规律。