300M钢立铣切削力建模与仿真研究

摘要

300M超高强度钢由于其优越的机械物理特性及化学特性,被广泛应用于航空领域,特别是飞机起落架及其他承力构件上。但其高强度、高硬度、高韧性等特点,也为切削加工带来了困难,切削加工过程中具有切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、加工效率低等缺点。因此,对300M钢切削加工过程的深入研究,以提高加工效率,降低加工成本,成为非常必要的课题。本文结合300M钢切削加工的特点,在切削力方面进行了重点研究,包括以下几个方面的内容。
　　综述了300M钢的研究进展,归纳了常用的铣削力建模方法。建立铣削力的力学模型,采用正交实验设计方法,通过300M钢的立铣切削实验对切削力系数进行标定,考虑切削参数对切削力的影响,进一步建立切削力系数模型,通过所建立切削力模型对立铣切削力进行预测,将不同切削参数下的瞬态铣削力的预测值与实验值进行对比,分析误差的大小及产生的主要原因。
　　在力学模型的基础上,考虑实际加工中铣刀磨损对铣削力的影响,以后刀面磨损带宽度为衡量标准,建立考虑后刀面磨损的300M钢立铣切削力模型。通过300M钢的磨损实验标定后刀面切削力系数,考虑切削参数的影响,建立后刀面切削力系数模型。对比不同磨损量下瞬态铣削力的预测值与实验值,分析所建模型的准确性。
　　应用有限元法对300M钢的铣削力进行研究,使用AdvantEdgeFEM软件,建立三维有限元立铣模型,分析有限元模型计算值与实验值的误差,验证有限元模型的准确性。应用AdvantEdge的二维铣削建模,通过单因素法,对各切削参数对切削力的影响进行分析。
　　通过上述研究,为300M钢切削参数的选取提供切削力方面的依据,为铣削热、工艺系统稳定性、加工表面质量等研究,提供切削力方面的理论基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 300M钢研究综述

1.4 铣削力建模综述

1.5 本文主要工作

2 立铣动态切削力建模

2.1 铣削力的力学模型及分类

2.2 300M钢铣削力模型的建立

2.3 切削力系数模型

2.4 实验标定与数据处理

2.5 模型的验证与切削力预测

2.6 本章小结

3 考虑后刀面磨损的立铣动态切削力建模

3.1 刀具磨损基本理论

3.2 考虑后刀面磨损的300M钢铣削力模型

3.3 后刀面切削力系数模型

3.4 实验标定与数据处理

3.5 模型的验证与切削力预测

3.6 本章小结

4 300钢铣削力有限元仿真

4.1 300M钢切削三维有限元建模与仿真

4.2 二维铣削仿真与切削参数分析

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文