切削殘余應(yīng)力分析模型改進(jìn)與應(yīng)用研究.pdf

1、切削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是衡量零件表面完整性的重要指標(biāo)，對(duì)零件的疲勞特性、抗應(yīng)力腐蝕性、靜強(qiáng)度、精度保持性等使用性能都有重要影響。研究切削殘余應(yīng)力對(duì)于提高重要、關(guān)鍵機(jī)械零件的使用性能和重要設(shè)備的運(yùn)行可靠性具有重要意義。
　　針對(duì)正交切削殘余應(yīng)力分析模型預(yù)測(cè)精度不理想、工藝條件對(duì)切削殘余應(yīng)力影響機(jī)制不明確、面向殘余應(yīng)力合理分布的工藝參數(shù)優(yōu)化方法不系統(tǒng)、斜角銑削殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)模型不完善的切削殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀，從提高模型預(yù)報(bào)精度和拓展模型應(yīng)

2、用范圍出發(fā)，采用理論分析、模型改進(jìn)、模型仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法和手段，對(duì)切削殘余應(yīng)力進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。
　　提出了一種改進(jìn)的正交切削殘余應(yīng)力分析模型，該模型對(duì)現(xiàn)有模型中存在的可能導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度下降的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)：使用了更加符合真實(shí)切削過(guò)程的靜力邊界條件，在彈塑性加載過(guò)程添加了符合塑性變形特點(diǎn)的應(yīng)力約束關(guān)系，完善了現(xiàn)有模型中的熱應(yīng)力計(jì)算方法，并考慮了多次切削對(duì)殘余應(yīng)力的影響。最后，使用X射線衍射儀對(duì)正交切削45＃鋼過(guò)程中的殘余應(yīng)力

3、進(jìn)行測(cè)量，并在相同條件下，使用現(xiàn)有模型中精度相對(duì)較高的J ia nn模型和改進(jìn)模型同時(shí)進(jìn)行了殘余應(yīng)力仿真，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與兩種模型仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)模型的預(yù)測(cè)精度相比J ia nn模型有了明顯的提升。
　　通過(guò)正交切削殘余應(yīng)力分析模型，分析了正交切削殘余應(yīng)力的產(chǎn)生過(guò)程，并得出了重要結(jié)論：切削方向的累積塑性應(yīng)變是決定正交切削殘余應(yīng)力大小和性質(zhì)的重要指標(biāo)。使用應(yīng)力場(chǎng)分析的方法分析了切削過(guò)程不同的載荷對(duì)殘余應(yīng)力的影響，同時(shí)分析了不同

4、工藝條件對(duì)正交切削殘余應(yīng)力的影響機(jī)制，并總結(jié)了降低殘余拉應(yīng)力或產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力需要的工藝條件。
　　在殘余應(yīng)力分析模型的基礎(chǔ)上，提出了一套針對(duì)殘余應(yīng)力合理分布的切削工藝參數(shù)優(yōu)化方法。該方法首次從殘余應(yīng)力的分布曲線中提取了完整的特征參數(shù)，并且針對(duì)不同的工件使用性能提出了相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。使用基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了從非劣解集中進(jìn)一步優(yōu)選工藝參數(shù)的方法，并通過(guò)與一定工藝參數(shù)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析了優(yōu)化

5、結(jié)果的合理性。
　　在改進(jìn)的正交切削殘余應(yīng)力分析模型的基礎(chǔ)上，又提出了斜角銑削過(guò)程殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)模型，該模型消除了現(xiàn)有銑削殘余應(yīng)力分析模型中將斜角銑削看做為具有平均切削厚度的連續(xù)正交切削過(guò)程的不合理假設(shè)，而是考慮了真實(shí)銑削過(guò)程變厚度切削、加載方向不斷改變、且為斷續(xù)切削的特點(diǎn)，并繼承了改進(jìn)的正交切削殘余應(yīng)力分析模型的優(yōu)勢(shì)，最終形成了一種更加符合真實(shí)斜角銑削過(guò)程特點(diǎn)的銑削殘余應(yīng)力分析模型，并通過(guò)螺旋刃銑刀銑削Ti-6Al-4V過(guò)程殘余應(yīng)