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《山东大学》 2010年
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69111不锈钢铣削机理及工艺参数优化研究

苑荣华  
【摘要】: 69111不锈钢(09Crl2Mn5Ni4Mo3Al)是20世纪50年代后期我国自主研发和应用起来的新型不锈钢,是由621所、625所、上钢三厂、上海钢铁研究所等单位协作研制成功的立足国内资源而基本性能优于国外近似钢种的一种不锈钢。69111不锈钢属于典型难加工材料,加之国内应用历史较短,对于其切削加工方面的研究相对较少,本研究在对69111不锈钢研究现状进行分析和总结的基础上,对69111不锈钢切削加工机理和工艺参数优化进行系统研究。 (1)设计、完成了应用四种刀具铣削加工69111不锈钢正交切削实验和单因素切削实验,采用正交实验分析法对正交实验数据进行分析处理,获得能够减小铣削力的优化的参数组合,并采用幂指数非线性拟合的方法,进行了铣削力建模,建立了铣削力经验公式,实现了铣削力的理论预测;采用正交优化的参数进行了整体硬质合金刀具铣削69111不锈钢磨损寿命实验,获得整体硬质合金刀具磨损寿命曲线。 (2)从表面粗糙度和残余应力两个方面对铣削加工69111不锈钢的已加工表面进行了表面完整性分析。对整体硬质合金刀具铣削加工表面的粗糙度进行正交实验分析法分析,获得铣削参数对于表面粗糙度影响程度的主次顺序,同时采用二次项拟合的方法进行表面粗糙度经验公式的非线性拟合,精度较高;残余应力分析得出铣削加工的表面残余应力大都为拉应力。对于可转位刀具加工69111不锈钢表面粗糙度对比分析得出伊斯卡可转位刀具结构不适合加工69111不锈钢;残余应力分析得出山特维克可转位刀具与其他两种可转位刀具规律不相同。工艺参数对于表面粗糙度影响规律为:随铣削速度、每齿进给量的增大表面粗糙度线性增大,随轴向切深的增加,表面粗糙度线性降低,随径向切深的增加呈现出曲折变化的趋势,先增大后减小而后又呈现出增大的趋势;工艺参数对于表面残余应力的影响主要通过铣削力和铣削温度间接起作用。 (3)在理论分析的基础上,通过设计完成69111不锈钢不同应变率、不同温度下的动态压缩实验和准静态拉伸实验,以及不同应力三轴度下的拉伸实验,回归拟合出69111不锈钢本构关系模型和失效模型;并设计球盘摩擦实验,建立摩擦系数与压力、滑动速度之间的关系,从而获得切削加工过程中刀屑摩擦性能。 (4)在前面研究的基础上,对69111不锈钢的铣削工艺参数进行优化。采用有限元仿真模拟的方法,对铣削加工69111不锈钢用可转位刀具进行刀具几何结构参数优化,获得优化的前角、后角及钝化半径值,为刀具参数结构设计提供理论支持;后对整体硬质合金刀具进行铣削参数优化,综合考虑铣削力、表面粗糙度、以及金属去除率指标,采用正交分析法,获得综合考虑各指标下的铣削参数组合,提高了生产效率;最后对高速精加工工况进行了铣削速度的优化;通过实验分析,以铣削力和铣削温度为优化指标,获得较优的铣削速度,对于实际加工起到指导性作用。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG54

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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