【摘 要】
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淬硬钢塑料模具的铣削加工生产具有巨大的市场需求,相比于传统的磨削加工,硬态铣削加工具有较高的加工柔性和加工效率、可以减少污染、节省能源并可获得较好的加工表面质量,
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淬硬钢塑料模具的铣削加工生产具有巨大的市场需求,相比于传统的磨削加工,硬态铣削加工具有较高的加工柔性和加工效率、可以减少污染、节省能源并可获得较好的加工表面质量,已成为我国模具制造业重点研究和发展的关键技术之一。为提高生产效率,尽量避免人工抛磨和后续表面处理,将硬态铣削加工表面作为最终使用表面成为模具加工追求的目标和趋势,但在模具中加工成型的塑料,易受热分解出氯化氢、氟化氢等腐蚀性气体,使塑料模具型腔面产生腐蚀,导致失效,这种腐蚀失效难于控制。目前,鲜有从硬态切削加工工艺方面解决腐蚀防控问题。不同的铣削加工工艺加工出来的表面形貌各不相同,从而使零件具有不同的耐腐蚀性能。本文通过一系列的铣削加工试验以及腐蚀试验,研究了加工参数、加工表面三维形貌以及加工表面耐腐蚀性能之间的关联,具体研究内容如下:本文从金属切削理论出发,针对球头铣削的特点,建立了球头铣刀铣削加工表面残留高度的理论模型,得出单纯的减小加工行距和进给量,或者增大球头铣刀半径都会使加工表面残留高度减小,由此可以更好地为切削试验提供理论指导。以Cr12MoV淬硬钢为研究对象,首先通过周期性腐蚀试验结合灰色关联分析法得出三维形貌参数与工件耐腐蚀性能关联的大小。然后通过单因素铣削试验研究了加工参数对加工表面三维形貌的影响。试验结果表明,在切削速度等于197m/min时,加工表面比较平坦,表面轮廓算数平均偏差最小,表面支撑指数最大,加工表面具有较好的耐磨性;在进给量较小时,加工表面偏斜度为负值,表面支撑指数较大;切削深度等于0.2mm时,加工表面较平坦,表面轮廓算数平均偏差最小;在行距等于0.1mm时,加工表面轮廓幅度分布均匀,表面轮廓算数平均偏差最小,表面支撑指数最大;刀具半径越小,加工表面的毛刺、凸峰越少,加工表面越光滑,表面支撑率越大。基于正交试验对加工表面三维形貌参数进行方差分析和多元非线性回归建模,得出了加工参数对三维形貌参数的影响显著度,从建立的多元非线性回归模型系数表可以看出因素的交互作用对三维形貌影响的显著性。利用BP神经网络对加工表面三维形貌进行建模预测,预测精度满足要求。模拟了酸性腐蚀环境,通过电化学腐蚀实验得出,工件的加工表面分别在切削速度等于197m/min、进给量等于0.15mm/r、切削深度等于0.2mm、加工行距等于0.1mm、刀具半径等于5mm时具有最好的耐腐蚀性能;当偏斜度接近于0,陡峭度值越小时加工表面越耐腐蚀。
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