|
随着机械制造、航空航天、兵器、汽车、化工、能源、船舶等工业的迅猛发展，对结构材料性能的要求越来越高。具有不同性能的新材料，如高强度钢、超高强度钢、高锰钢、淬硬钢、耐磨合金铸铁、不锈钢、高温合金、钛合金、热喷涂材料及高熔点材料等不断涌现。但是，这些材料都很难进行切削加工，被称为难加工材料。 在计算机集成制造系统中，合理地设计切削参数，对提高零部件的加工效率、加工质量和降低生产成本起着十分重要的作用。由于切削加工制造精度高，并且是机械制造领域零部件最主要的加工方式之一，如今正朝着绿色、高效、超精密的方向发展，所以与其相关的理论和技术一直是精密加工、优化设计、信息技术、集成制造等研究领域关注的热点。 金属零部件在切削过程中伴随着机械、热、化学和物理等诸多因素的相互作用。如何结合企业具体加工需求，确定一组最优切削参数，以控制这些因素引起的综合效应，是研究人员最主要的目标之一。同时，最优切削参数的采集、优化与工艺数据/信息的共享和重用是集成制造系统的瓶颈问题。 国内外研究机构一直进行最优切削参数理论和方法的研究工作。在加工质量、成本、机床能耗、刀具磨损等方面，研究人员取得了许多成果。切削参数优化的首要问题是切削参数的采集、处理，而采集所运用的实验方法、数据分析方法的正确与否直接影响切削参数最优解的准确性。 在研究过程中，以下两个问题一直困扰着研究者： 1）切削参数优化与刀具磨损特性的关系。刀具的磨损特性与切削力、切削温度的关系虽然有一定的研究，但由于切削加工时刀具与工件之间的物理、化学作用，致使刀具的磨损与切削力、切削温度之间的变化规律的探讨有待深入。另外，对刀具磨损机理的研究往往比较单一、孤立，刀具是否存在最低磨损状态，以及刀具处于最低磨损状态下的磨损机理也需要进一步研究。 2）切削加工过程中各物理量变化规律之间的内在联系。通过实验建立起各个物理量（切削温度、切削力、磨损量）与切削参数之间的关系，借助现代设计方法（如有限元法、优化设计、响应曲面法）获取最优的切削参数，或通过构建的模型预测一些物理量。然而，这些物理量之间的内在联系研究不足，譬如建立了切削温度、切削力、刀具前/后刀面磨损量与切削参数的关系模型，但对这些物理量之间的关系研究不够深入，特别是以一组最优切削参数加工时，这些物理量之间的重合度未见报道。 本书为基于刀具最低磨损的切削参数优化提供了新的方法。书中提及的参数化构建切削加工有限元模型的技术，为切削加工的模拟仿真提供了方法，同时也为最佳温度的切削机理的继续研究、最佳温度的预测、基于最佳切削温度的优化方法研究提供了方向。因此该书具有一定的学术价值，也有一定的实用价值。 此外，本书对一种难加工材料的普通车削、铣削加工过程的研究是在金属切削理论和有限元理论基础上开展的。书中基于最佳切削温度的优化方法、基于Marc参数化建立切削加工的有限元模型的解决方案具有一定的特色和创新性。本书融理论与实践于一体，定性、定量分析相结合，通过机理解释现象，整体性、系统性较好。 点击图片购买 本书主要介绍了沉淀硬化不锈钢的切削加工技术，首先对沉淀硬化不锈钢的力学性能进行研究和实验，获取了Johnson-Cook本构方程；然后构建了在一定切削条件下的切削力、切削温度的数学模型；通过基于MSC.Marc的参数化建模方法，构建了车削、铣削加工的有限元模型，并对切削过程进行了模拟；最后分析了刀具磨损的机理及工件表面完整性，并对最佳切削温度下的切削参数进行了优化研究。 本书可供机械制造、航空航天、兵器、汽车、化工、能源、船舶等领域从事金属切削技术研究和应用的师生或科技工作者阅读。 拖动右侧滚动条可以查看全目录▼ 前言 第1章绪论 1.1金属材料切削加工研究进展 1.1.1难加工材料切削研究 1.1.2金属材料切削加工研究 1.1.3国内外对切削参数优化技术的研究 1.2金属材料切削加工研究的意义及内容 1.2.1研究的意义 1.2.2研究中需要解决的主要内容及难点 1.2.3研究目标 第2章沉淀硬化不锈钢的力学性能研究 2.1引言 2.2材料的本构关系及流动应力实验的理论基础 2.2.1准静态压缩实验 2.2.2冲击压缩实验 2.2.3Johnson-Cook本构方程 2.3材料实验的设备与测试仪器 2.4沉淀硬化不锈钢准静态性能分析 2.5沉淀硬化不锈钢动态分析 2.6Johnson-Cook模型拟合结果 2.6.1实验数据获取后的处理 2.6.2Johnson-Cook模型拟合 第3章切削加工的有限元理论与有限元建模 3.1概述 3.2切削过程数值模拟关键技术 3.2.1大变形弹塑性有限元法 3.2.2切屑与工件的分离准则 3.2.3刀具与工件的接触法则 3.2.4单元死活技术 3.2.5热传导模型 3.2.6热-力耦合模型 3.2.7非线性问题的求解和迭代收敛准则 3.2.8材料模型 3.3切削条件下有限元模拟的假设条件 第4章切削力、切削温度变化规律的实践 4.1概述 4.2正交实验设计理论基础 4.2.1正交实验设计 4.2.2多元线性回归统计分析基础 4.3切削加工使用的实验设备与测试仪器 4.3.1测试车削力、车削温度所用的设备与仪器 4.3.2测试铣削力、铣削温度所用的设备与仪器 4.4车削力、铣削力的建模 4.4.1车削力的建模 4.4.2铣削力的建模 4.5车削、铣削温度的建模 4.5.1车削时切削温度的建模 4.5.2铣削时切削温度的建模 4.6实验结果分析 4.6.1切削力结果分析 4.6.2切削温度结果分析 第5章有限元技术在切削加工中的应用研究 5.1引言 5.2切削过程数值模拟中的参数化建模技术 5.2.1接口设计 5.2.2参数化建模文件的生成 5.2.3工件和刀具属性的参数设置 5.3直角车削加工的有限元建模 5.3.1刀具-工件的几何建模 5.3.2刚性墙的几何建模 5.3.3单元划分 5.3.4直角车削加工的数值模拟运行实例 5.4二维铣削加工的有限元建模 5.4.1刀具的几何建模 5.4.2工件的几何建模 5.4.3刚性墙的几何建模 5.4.4单元划分 5.4.5二维铣削加工的数值模拟运行实例 5.5斜角车削加工的有限元建模 5.5.1刀具建模 5.5.2工件建模 5.5.3工件的刚性墙建模 5.5.4单元划分 5.5.5斜角车削加工的参数化建模运行实例 5.6三维铣削加工的有限元建模 5.6.1铣刀的参数化建模 5.6.2工件的参数化建模 5.6.3工件的刚性墙建模 5.6.4单元划分 5.6.5三维铣削加工的参数化建模运行实例 第6章沉淀硬化不锈钢切削加工刀具磨损机理的研究 6.1引言 6.2刀具磨损研究所用设备与仪器 6.2.1切削加工设备 6.2.2测试仪器 6.3刀具磨损实验及材料的选择 6.3.1车削加工时刀具磨损实验及材料的选择 6.3.2铣削加工时刀具磨损实验及材料的选择 6.4车刀磨损机理 6.4.1车刀前刀面磨损机理 6.4.2车刀后刀面磨损机理 6.5铣刀磨损机理 6.5.1铣刀前刀面磨损机理 6.5.2铣刀后刀面磨损机理 第7章工件表面完整性 7.1概述 7.2工件表面完整性研究所用设备与仪器 7.3车削沉淀硬化不锈钢的表面粗糙度变化规律研究 7.4工件在车削时加工硬化的变化规律 7.5铣削沉淀硬化不锈钢表面粗糙度的研究 7.6铣削沉淀硬化不锈钢时加工硬化的变化规律 第8章切削用量优化 8.1概述 8.2沉淀硬化不锈钢车削过程的优化研究 8.2.1实验方案与设计 8.2.2实验方法 8.2.3实验结果 8.3沉淀硬化不锈钢铣削过程的优化研究 8.3.1实验方案与设计 8.3.2实验方法 8.3.3实验结果 附录试件尺寸 |
|
|
