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切削20CrMo材料本构模型与螺旋锥齿轮干切有限元仿真

收藏本文 2024-01-19 点赞:12908 浏览:49919 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:齿坯材料20CrMo具有可切削性及塑性变形良好等特点,比较适合于干切削。同时,螺旋锥齿轮干切削技术作为一种高效、新型、绿色的切齿策略,其切削原理、工艺参数、刀具技术等是同行探讨的热点。本论文针对20CrMo的本构联系模型及正交切削有限元仿真模型进行了探讨,并对螺旋锥齿轮分别在干、湿切削条件下切齿仿真进行了浅析。具体内容如下:采取Johnson-Cook模型作为20CrMo的切削热—粘塑性本构联系模型。通过准静态压缩力学实验确定模型中应变强化项系数,通过正交切削实验并运用Oxley-Welsh切削论述浅析确定了模型的应变速率和热软化效应系数,由此建立了20CrMo材料的热—粘塑性本构联系方程。运用ABAQUS有限元浅析软件,建立了20CrMo材料正交切削有限元仿真模型,浅析了切削历程中的主切削力及切削温度场,将主切削力值与试验测试结果进行了比较,最大相对误差在20%以内。这表明建立的有限元切削仿真模型比较准确,也表明建立的20CrMo材料本构联系模型有较高的准确性。建立了简化的螺旋锥齿轮切齿仿真模型,浅析确定了螺旋锥齿轮分别在干、湿切条件下的切齿仿真边界条件。对两种仿真条件下主切削力及温度场情况进行了浅析,结果表明干、湿切条件下主切削力相差不大,干切削条件下,刀具与切屑之间产生了局部过热的现象。浅析了干切削条件下已加工表面节点的变形情况,表明增大切削速度能提升工件表面加工质量。最后对涂层减摩技术进行了探讨,表明对刀具进行涂层能有效降低切削力及切削温度。关键词:螺旋锥齿轮论文干切削论文本构联系模型论文有限元论文切削实验论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    第一章 绪论9-16

    1.1 课题来源及其探讨作用9

    1.2 螺旋锥齿轮干切削技术优势及其进展近况9-12

    1.2.1 干切削技术的优势9-11

    1.2.2 国内外进展近况11-12

    1.3 有限元切削仿真探讨近况12-15

    1.4 本论文主要探讨内容15-16

    第二章 20CrMo材料热—粘塑性本构联系模型16-32

    2.1 材料本构联系模型16-18

    2.1.1 材料本构联系模型的拟合16

    2.1.2 常用材料本构联系模型16-18

    2.2 准静态压缩力学实验18-20

    2.2.1 实验案例18

    2.2.2 实验结果浅析18-19

    2.2.3 应变强化项系数确定19-20

    2.3 正交切削机理论述浅析20-23

    2.3.1 金属切削历程20-21

    2.3.2 奥克斯得—威尔希切削模型21-22

    2.3.3 剪应变、剪应力和剪应变率的计算22-23

    2.4 切削力计算与实验测量23-26

    2.4.1 切削力来源23-24

    2.4.2 切削力计算24-25

    2.4.3 切削力实验测量25-26

    2.5 切削温度计算与实验测量26-28

    2.5.1 切削热来源26

    2.5.2 切削温度计算26-27

    2.5.3 切削温度测量27-28

    2.6 正交切削实验28-31

    2.6.1 实验设备及原理28-29

    2.6.2 实验结果浅析29-31

    2.7 本章小结31-32

    第三章 正交切削建模仿真与试验验证32-46

    3.1 ABAQUS/Exppcit浅析策略与稳定性限制32-34

    3.1.1 ABAQUS/Exppcit模块介绍32

    3.1.2 显式动态浅析策略32-34

    3.1.3 稳定性限制34

    3.2 20CrMo正交切削有限元模拟34-39

    3.2.1 材料本构联系模型与材料参数34-35

    3.2.2 几何模型35-36

    3.2.3 摩擦接触模型36-37

    3.2.4 切屑分离准则37-38

    3.2.5 切削热浅析38-39

    3.3 仿真结果浅析39-44

    3.3.1 切屑形成历程39-40

    3.3.2 切削力浅析40-42

    3.3.3 切削温度浅析42-44

    3.4 切削试验44

    3.5 试验结果与仿真结果比较44-45

    3.6 本章小结45-46

    第四章 螺旋锥齿轮干切有限元仿真46-61

    4.1 螺旋锥齿轮加工历程浅析46-47

    4.1.1 螺旋锥齿轮切齿加工原理46

    4.1.2 切齿加工特点46-47

    4.2 切削加工仿真模型47-48

    4.2.1 几何模型创建47-48

    4.2.2 切齿仿真模型的简化处理48

    4.3 不同润滑条件下边界条件浅析及仿真参数设置48-50

    4.3.1 干切削与一般湿切削条件下平均摩擦系数48-50

    4.3.2 干切削与一般湿切削条件下热传导系数50

    4.3.3 有限元仿真参数设置50

    4.4 仿真结果浅析50-58

    4.4.1 主切削力比较浅析50-54

    4.4.2 已加工表面节点变形(U_2)54-55

    4.4.3 切削温度场浅析55-58

    4.5 涂层减摩技术对干切削历程的影响58-60

    4.6 本章小结60-61

    第五章 全文总结及展望61-63

    5.1 全文总结61

    5.2 探讨展望61-63

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