高速銑削復雜型面淬硬鋼模具表面完整性研究.pdf

1、淬硬鋼模具因其結構復雜、加工軌跡多變及局部硬度的差異，引起模具加工幾何精度均一性較差，其物理力學性能具有各向異性。模具往往因表面局部疲勞裂紋的產生，進而導致整體失效，其原因在于淬硬鋼模具的加工過程，比較重視結構完整性，未考慮模具結構幾何特征對表面完整性的重要影響，同時有限元技術僅限于定曲率型面仿真分析，也限制了復雜型面模具表面完整性一致性研究。因此，本文主要研究了以下內容:
　　首先，考慮了模具成型必要條件及影響因素，提出了模具銑

2、削加工特征元素，并對其結構成分予以劃分；基于邏輯運算法，解算了復雜型面特征點切削層體積；確立了模具曲面特征解析模型、切削層參數(shù)模型與曲面特征表面微單元解析模型，進而為研究熱力特性及表面形貌變化規(guī)律提供理論依據。
　　其次，應用有限元分析法，結合刀具加工軌跡的選擇，解算了拼接淬硬鋼、過渡圓弧、正弦變曲率型面的銑削過程，獲得了模具結構幾何特征對物理場的影響規(guī)律；以正弦型面模具為研究對象，借助單因素試驗，驗證了仿真的有效性；基于中心復合

3、法，憑借淬硬鋼銑削正交試驗，進行了工藝參數(shù)的顯著性分析，建立了工藝參數(shù)與熱-力特性的映射模型，研究了交互作用下銑削力、銑削溫度的變化規(guī)律。
　　再次，基于切削層參數(shù)模型及熱-力耦合理論，研究了模具“外部效應”（表面形貌、表面粗糙度）隨工藝參數(shù)及結構幾何特征的變化規(guī)律。依據曲面特征表面微單元解析模型，模擬了正弦型面模具三維形貌，通過與檢測表面波紋度的對比，驗證了預測模型的可靠性；應用彈塑性有限元模型，解算了殘余應力分布規(guī)律，結合銑削