干式硬態(tài)車削Cr12MoV表面殘余應(yīng)力的仿真研究.pdf

1、干式硬態(tài)車削加工時(shí)，已加工表面受高溫、高壓以及高應(yīng)變率的影響，發(fā)生塑性變形，會(huì)在工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對(duì)工件機(jī)械性能和疲勞壽命影響很大。已加工表面殘余應(yīng)力的形成是一個(gè)受多因素影響的復(fù)雜過程，不同的切削參數(shù)、不同的材料硬度都會(huì)影響到殘余應(yīng)力的形成和分布，為揭示殘余應(yīng)力的產(chǎn)生及分布規(guī)律，需要結(jié)合理論和試驗(yàn)，對(duì)其不同影響因素進(jìn)行深入分析和研究。由于干式硬態(tài)車削試驗(yàn)中，需要多次試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)分析，對(duì)刀具、工件材料消耗很大，試驗(yàn)成本較高。隨著有限元

2、法在金屬切削加工以及殘余應(yīng)力建模仿真中的廣泛應(yīng)用，利用ABAQUS等有限元軟件進(jìn)行模擬試驗(yàn)，不僅省時(shí)省力、節(jié)約成本，而且表現(xiàn)力強(qiáng)、可靠性高，具有實(shí)際的參考價(jià)值。
　　殘余應(yīng)力作為已加工表面質(zhì)量的重要影響指標(biāo)，對(duì)其產(chǎn)生過程及分布規(guī)律進(jìn)行深入研究和揭示，可為合理選擇切削參數(shù)、提高工件表面質(zhì)量提供重要的理論依據(jù)。本論文通過對(duì)干式硬態(tài)車削Cr12MoV表面殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元仿真分析，揭示了不同因素對(duì)工件表面殘余應(yīng)力大小及分布的影響機(jī)理，并

3、提出了最優(yōu)切削方案。主要工作內(nèi)容和研究成果如下：
　　（1）進(jìn)行了SHPB試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和Johnson-Cook本構(gòu)方程，計(jì)算出了Cr12MoV材料不同淬硬狀態(tài)對(duì)應(yīng)的A、B、C、m、n模型參數(shù)值，并運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件，建立了PCBN刀具切削Cr12MoV的干式硬態(tài)車削模型。
　?。?）采用單因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，進(jìn)行了干式硬態(tài)車削Cr12MoV的有限元仿真試驗(yàn)，對(duì)其加工表面殘余應(yīng)力進(jìn)行分析，揭示了不同材料淬硬

4、程度、不同切削參數(shù)對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力大小及分布的影響規(guī)律。
　?。?）通過多因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)不同切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析，提出了最優(yōu)切削方案，并通過干式硬態(tài)車削實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　研究結(jié)果表明：在一定工件層深范圍內(nèi)，干式硬態(tài)車削Cr12MoV表面0～0.16mm處均出現(xiàn)了殘余壓應(yīng)力，且隨著表面層深的遞增，殘余壓應(yīng)力先是逐漸增大，后又逐漸減小，最后趨近于0；在選取的5種不同影響因子中，隨著工件硬度、背吃刀量、刀