【摘 要】
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由于Si Cp/Al复合材料自身的材料特性,使其变的十分的难加工,很难保证加工后工件的棱边质量,较低的棱边质量会给生产带来很多的问题,严重的制约了Si Cp/Al复合材料在实际中的
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由于Si Cp/Al复合材料自身的材料特性,使其变的十分的难加工,很难保证加工后工件的棱边质量,较低的棱边质量会给生产带来很多的问题,严重的制约了Si Cp/Al复合材料在实际中的应用。因此,研究Si Cp/Al复合材料的切削加工特性并找到相应的优化方法十分必要。本文通过使用有限元仿真方法和实验方法深入的研究了三维切削条件下车削加工Si Cp/Al复合材料的断裂特性及棱边缺陷的形成机理。建立了加工Si Cp/Al复合材料的三维斜角切削有限元模型,根据仿真结果棱边缺陷的形成过程被分为连续切削、弹性变形、塑性变形、临界转变、挠曲变形、裂纹开始、裂纹扩展、断裂分离八个阶段。通过建立了包含不规则Si C颗粒的静力学模型,分析了颗粒与基体交互作用下的应力场,进一步说明了Si Cp/Al复合材料的边缘断裂特性。建立了一种三维车削简化模型,与三维斜角切削进行对比,通过分析棱边缺陷尺寸与切削参数之间的规律得出:棱边缺陷尺寸随着切削深度的增加显著增加,随进给量的增加缓慢增加,随主轴转速的增加变化不明显。进行了车削加工Si Cp/Al复合材料实验并分析结果,从微观材料和断口形貌角度分析了复合材料的断裂性能与机理,研究了复合材料的断口形貌。分析了切削参数对棱边缺陷尺寸的影响得出:切削深度与进给量对棱边缺陷尺寸的影响与有限元分析一致,主轴转速的影响与有限元分析有一些出入并分析了原因。通过建立切削参数与棱边缺陷尺寸之间的数学回归模型,分析了切削参数对棱边缺陷尺寸的影响程度,并应用遗传算法对棱边缺陷尺寸进行优化求解,得出了控制棱边缺陷尺寸的最优切削参数组合。最后,提出了棱边质量的控制方法:终端倒角法、挡板抑制法、工件叠加法。
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