多轴球头铣削SKD11模具钢疲劳及摩擦性能研究

摘要

SKD11模具钢是一种国内外广泛应用的冷作模具钢，其工作过程中承受很高的冲击载荷和疲劳应力，对加工表面完整性、疲劳性能及摩擦磨损性能等提出了很高的要求;多轴数控铣削加工是目前广泛应用于航空、航天、模具等制造领域的高效加工方法。因此，研究多轴铣削加工工艺对SKD11模具钢表面完整性、疲劳性能及摩擦磨损性能的影响规律，具有重要的理论及应用价值。
　　通过有限元仿真预测了典型零件冲压模具的易失效区域，并通过模具加工和冲压试验验证了仿真的可靠性，检测了模具工作表面的粗糙度变化，研究了冲压模具的失效机理。
　　设计并进行了多轴球头高速铣削SKD11模具钢的单因素切削试验，研究了加工路径、切削速度、径向切深和每齿进给量对加工表面表面粗糙度、表面残余应力及表面显微硬度等加工表面完整性的影响规律。
　　基于多轴铣削试验设计了SKD11模具钢三点弯曲疲劳试验，得到了不同加工参数下SKD11钢样条的疲劳寿命。研究了多轴铣削加工参数对SKD11钢疲劳寿命的影响，结果表明，加工路径对疲劳寿命具有重要的影响，当表面加工路径方向与表面受拉方向平行时，能够获得较高的疲劳寿命;当两方向相互垂直时,疲劳寿命最为不利;在不同的加工路径中，各加工参数对疲劳寿命的影响规律不同。基于试验结果，提出了获得高疲劳寿命的加工工艺方法。
　　采用球-盘配合往复摩擦试验，研究了不同加工参数下球头铣削表面的摩擦系数和磨损量变化规律，结果表明:当摩擦方向与加工路径方向相互垂直时表面磨损量较小;当两方向成45°夹角时，磨损量最大;不同的加工参数对摩擦系数的影响规律在不同的加工路径中不同。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景及意义

1．2 冲压模具的发展现状

1．2．1 我国冲压模具的发展现状

1．2．2 国外冲压模具的发展现状

1．2．3 模具的主要工作环境与失效形式

1．3 模具加工技术发展趋势

1．3．1 传统加工技术

1．3．2 高速加工技术

1．4 多轴高速铣削加工表面完整性研究

1．4．1 加工参数对表面完整性的影响

1．4．2 加工路径和刀具位姿对表面完整性的影响

1．5 金属疲劳研究现状

1．5．1 表面形貌对疲劳性能的影响

1．5．2 表面残余应力对疲劳性能的影响

1．5．3 表面硬度对疲劳性能的影响

1．6 金属摩擦磨损研究现状

1．7 本文研究的主要内容

第2章 典型零件冲压过程仿真分析

2．1 典型零件冲压模具建模

2．2 模具冲压过程仿真

2．2．1 仿真参数设置

2．2．2 仿真结果分析

2．3 冲压模具易失效区域预测及其验证

2．3．1 冲压模具设计制造

2．3．2 冲压试验

2．3．3 仿真结果验证

2．4 本章小结

第3章 加工参数对SKD11钢加工表面完整性的影响

3．1 多轴铣削加工试验设置

3．1．1 试验条件及设备

3．1．2 试验参数设置

3．2 多轴铣削参数对加工表面完整性的影响

3．2．1 表面完整性参数的检测

3．2．2 主轴转速对表面完整性的影响

3．2．3 径向切深对表面完整性的影响

3．2．4 每齿进给量对表面完整性的影响

3．3 本章小结

第4章 多轴铣削加工参数对试样疲劳寿命的影响

4．1 多轴铣削加工试样弯曲疲劳试验

4．1．1 金属疲劳的概念

4．1．2 金属疲劳的影响因素

4．2 弯曲疲劳试验的方法

4．2．1 试验目的及方法

4．2．2 试验条件

4．3 试验结果及分析

4．4 主轴转速对疲劳寿命的影响

4．5 径向切深对疲劳寿命的影响

4．6 每齿进给量对疲劳寿命的影响

4．7 提高模具寿命的加工参数优化方法

4．8 本章小结

第5章 加工参数对SKD11表面摩擦磨损性能的影响

5．1 摩擦磨损试验方法

5．2 主轴转速对摩擦系数和磨损量的影响

5．3 径向切深对摩擦系数和磨损量的影响

5．4 每齿进给量对摩擦系数和磨损量的影响

5．5 提高耐磨性的方法

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢