淬硬钢模具铣削极限切削深度预报

摘要

汽车制造业占据我国制造业重要地位，为了提高模具加工质量，目前，模具精加工常采用小切削用量加工，刀具刃口钝圆半径对加工质量的影响不容忽视。刀具刃口钝圆半径的存在，使得塑性材料加工中存在最小切削厚度，当实际切削厚度小于最小切削厚度时，会造成刀具滑过工件表面。且淬硬钢模具加工过程中刀具变形严重，精加工过程中，由于余量选择不当而造成的刀具与工件之间滑擦现象经常出现，降低了模具加工精度。因此，确定模具材料最小切削厚度，建立考虑刀具变形条件下的模具钢铣削极限切削深度预报模型，对提高模具精加工质量具有重要意义。
　　本文通过有限元仿真、理论分析及试验手段相结合，以汽车覆盖件模具常用材料Cr12MoV为研究对象，对其精加工过程极限切削深度进行研究。通过有限元仿真软件ABAQUS，研究了不同刀具刃口钝圆半径条件下模具钢材料的最小切削厚度，确定了模具钢材料最小切削厚度与刀具刃口钝圆半径之间的关系。
　　设计了可以观察铣削痕迹的试验方法，通过该试验方法，可以对工件材料最小切削厚度进行试验研究，并通过该方法确定了模具钢材料的最小切削厚度，验证了仿真模型的准确性，同时研究了速度效应对模具钢材料最小切削厚度的影响。
　　建立了考虑刀具变形条件下的模具钢铣削极限切削深度预报模型，模型中考虑了切削参数、刀具半径、工件曲率半径及刀具变形对极限切削深度的影响，并通过不同曲率半径下模具钢铣削试验，研究了主轴转速、进给量及曲率半径对极限切削深度的影响规律，验证了所建立的刀具变形条件下模具钢铣削极限切削深度模型的准确性，为模具精加工余量选择及优化提供依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高速铣削淬硬钢研究现状

1．2．2 刀具刃口结构对加工过程的影响研究现状

1．2．3 工件材料最小切削厚度研究现状

1．3 目前存在的主要问题

1．4 本课题来源及主要研究内容

第2章 基于有限元方法的最小切削厚度确定

2．1 切屑分离位置判定

2．2 基于ABAQUS的模具钢材料最小切削厚度有限元仿真

2．2．1 有限元模型的建立

2．2．2 Cr12MoV材料本构模型

2．2．3 刀-屑接触摩擦模型

2．2．4 动力学显示算法

2．2．5 ABAQUS网格划分及自适应技术

2．2．6 ABAQUS热传导控制方程

2．2．7 切屑形成判定准则

2．3 不同刃口钝圆半径下最小切削厚度仿真结果分析

2．4 本章小结

第3章 模具钢最小切削厚度试验研究

3．1 刀具刃口半径测量

3．2 试验条件

3．2．1 试验装置

3．2．2 试验目的及方案

3．2．3 试验结果分析

3．3 速度效应对最小切削厚度的影响

3．4 本章小结

第4章 模具钢铣削极限切削深度预报模型

4．1 刀具变形对极限切削深度的影响

4．1．1 极限切削深度概念

4．1．2 考虑刀具变形下的极限切削深度

4．2 球头铣刀铣削力及刀具变形

4．2．1 球头铣刀铣削力建模

4．2．2 铣削力作用点的确定

4．2．3 刀具的挠曲变形

4．3 平面铣削极限切削深度预报模型建立

4．3．1 考虑刀具变形条件下最大未变形切屑厚度

4．3．2 平面铣削极限切削深度预报模型

4．4 凸曲面铣削极限切削深度预报模型建立

4．4．1 刀具刚性条件下最大未变形切屑厚度

4．4．2 刀具变形条件下凸曲面铣削极限切削深度

4．5 不同条件下模具钢铣削极限切削深度

4．5．1 切削速度对极限切削深度的影响

4．5．2 进给量对极限切削深度的影响

4．5．3 工件曲率半径对极限切削深度的影响

4．6 本章小结

第5章 不同型面极限切削深度试验研究

5．1 试验条件及试验方案

5．1．1 试验条件

5．1．2 试验方案

5．2 切削力分析

5．2．1 切削-过渡-滑擦标准界定

5．2．2 切削力试验结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及专利

致谢