增韌陶瓷刀具銑削加工P20鋼工藝參數(shù)優(yōu)化及應用研究.pdf

1、P20預硬型塑料模具鋼具有較高的熱強度和硬度、較好的金屬切削性、高的耐磨性和韌性、以及良好的耐熱疲勞性能，被廣泛應用于注塑模具。注塑模具存在著型腔數(shù)控加工，型腔工件的數(shù)控加工難度大、耗時多，加工時間占到模具制造總工期的30％~50%左右。如何通過工藝優(yōu)化來縮短模具制造的生產(chǎn)周期，提高加工模具的效率、降低模具的制造成本是一個非常有價值的問題。本文結合企業(yè)的生產(chǎn)實際針對P20模具鋼型腔銑削加工工藝參數(shù)進行優(yōu)化研究，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低

2、成本。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用摩擦磨損試驗的方式，研究了23Al O陶瓷、34Si N陶瓷、YG8硬質(zhì)合金三種刀具材料在干摩擦條件下的摩擦磨損特性。針對銑削加工的特點設計研究了Al2O3陶瓷、Al2O3增韌陶瓷和YG8硬質(zhì)合金材料刀具的沖擊特性。結果表明：Al2O3增韌陶瓷刀具具有與YG8硬質(zhì)合金相當?shù)哪豌娤鳑_擊能力。結合摩擦磨損實驗，本文重點研究與探索Al2O3增韌陶瓷刀具的銑削加工P20鋼工藝參數(shù)優(yōu)化問題，旨在突破現(xiàn)有

3、銑削刀具選用的局限。⑵研究了銑削參數(shù)對表面粗糙度的影響。采用正交試驗法，通過多元線性回歸分析方法建立表面粗糙度預測模型，結合銑削加工試驗數(shù)據(jù)作極差分析和方差分析。通過正交試驗數(shù)據(jù)，基于回歸分析方法建立了P20模具鋼表面粗糙度預測模型，并對表面粗糙度預測模型進行了顯著性檢驗和驗證。⑶利用Deform-3D軟件，建立了球頭銑刀三維銑削有限元模型，模擬了銑削加工過程，分析了銑削過程中銑削參數(shù)對銑削力影響與變化規(guī)律；通過將有限元模擬仿真與實際銑

4、削試驗得到的銑削力進行對比，模擬值和試驗值切削力峰值的平均值相對誤差較小。采用數(shù)值仿真的方法可以再現(xiàn)切削過程中的物理變化，驗證了該有限元模型的合理性和有效性。通過切削力仿真模擬數(shù)據(jù)建立了銑削力預測模型。⑷對型腔銑削加工參數(shù)進行了優(yōu)化研究。以銑削速度、銑削深度、每齒進給量、銑削寬度為設計變量，以最高生產(chǎn)效率和最低加工成本為目標函數(shù)，將最大切削力，主軸扭矩和機床功率，每齒進給量，切削速度，加工余量等參數(shù)作為約束條件，分別構建了粗加工、精加工