微织构车削刀具的优化设计及切削性能研究

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微织构车削刀具的优化设计及切削性能研究
干切削加工技术符合绿色制造理念,顺应现代制造业可持续发展的趋势。干切削中少了切削液的使用,这对刀具提出了更高的要求。
近年来,在切削刀具表面引入微织构是一种常见而有效的方法。合理的表面织构形态具有良好的减磨润滑作用,能有效改善刀具的切削性能并提高刀具的使用寿命。
本文利用有限元分析法(FEM)研究了微织构形态对刀具表面应力分布及刀具切削性能影响规律,优化了刀具的微织构结构参数,并通过试验验证了微织构刀具的优良切削性能。主要研究内容如下:(1)设计了四种不同形态的微织构并建立了刀具模型,使用ANSYS有限元软件对刀具施加载荷后得到Von Mises应力分布,通过比较应力大小和刀刃上的应力集中状态选出最佳织构形态,为平行于主切削刃方向的条纹状织构MT-1。
继续对该形态的织构进行优化,依次探索了织构边缘距离切削刃的距离、织构中心间距、织构宽度、织构深度以及织构截面形状对刀具前刀面应力分布状况的影响。最终得到基于改善刀具前刀面应力分布状况的优化微织构刀具结构:织构形状为MT-1,边缘距离L=100μm、微织构中心间距A=100μm、微织构宽度B=50μ ...

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关键词：优化设计 ANSYS 可持续发展 Mises 使用寿命