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第1章 高速铣削淬硬钢工艺分析1

1.1 高速铣削淬硬钢模具的工艺状况1

1.1.1 淬硬钢模具生产状况1

1.1.2 淬硬钢模具高速铣削工艺2

1.1.3 淬硬钢模具加工中刀具服役状况3

1.2 汽车覆盖件模具高速铣削工艺分析5

1.2.1 车门内板A柱模具加工特征5

1.2.2 模具半精加工工艺分析5

1.2.3 模具精加工工艺分析6

1.2.4 模具加工中的铣刀失效分析8

1.3 淬硬钢模具加工质量检测方法9

1.3.1 淬硬钢模具的型面检测方法9

1.3.2 淬硬钢模具的静态检测方法9

1.3.3 淬硬钢模具的动态检测方法11

1.4 高速铣削淬硬钢加工中存在的问题13

1.4.1 切削效率与加工表面质量冲突13

1.4.2 切削效率与安全可靠性交互作用14

1.4.3 高速铣削振动与铣刀不稳定切削15

1.4.4 高速铣削淬硬钢中的关键问题15

1.5 高速铣削淬硬钢模具的关键技术16

1.5.1 高速铣削淬硬钢基础技术16

1.5.2 高速铣削淬硬钢刀具技术18

1.5.3 高速切削硬度离散型模具铣刀18

1.5.4 大长径比模具铣刀高速铣削稳定性19

1.5.5 大型覆盖件模具高速铣削工艺技术20

1.6 本章小结21

第2章 高速铣刀切削淬硬钢振动特性23

2.1 高速铣削淬硬钢实验及其加工特性关联分析23

2.1.1 实验目的与实验方案23

2.1.2 高速铣削淬硬钢加工特性实验结果23

2.1.3 高速铣削淬硬钢加工特性关联矩阵25

2.1.4 淬硬钢高速铣削加工特性关联分析26

2.2 高速球头铣刀瞬态切削力特性28

2.2.1 高速球头铣刀切削刃设计模型28

2.2.2 高速球头铣刀瞬态切削力模型29

2.2.3 铣刀加工倾角与转速对瞬态切削力影响31

2.2.4 高速球头铣刀结构参数对瞬态切削力影响33

2.3 高速铣刀切削稳定性判据与分析方法34

2.3.1 高速铣刀切削力与离心力振动模型34

2.3.2 高速铣刀切削稳定性判据35

2.3.3 高速铣刀切削稳定性分析方法36

2.4 高速球头铣刀切削淬硬钢振动特性37

2.4.1 直径对铣刀切削振动影响特性37

2.4.2 悬伸量对铣刀切削振动影响特性39

2.4.3 刀具误差对铣刀切削振动影响特性41

2.4.4 凸凹曲面对高速球头铣刀切削振动影响特性44

2.5 本章小结46

第3章 淬硬钢复杂曲面高效切削稳定性48

3.1 工件硬度分布对高速铣刀切削稳定性影响48

3.1.1 实验条件及工件硬度分布测试结果48

3.1.2 淬硬钢硬度分布对高速铣刀切削振动影响特性49

3.1.3 高速铣削多硬度拼接件铣刀振动特性分析49

3.2 淬硬钢凹曲面高速铣削稳定性分析52

3.2.1 淬硬钢凹曲面试件及分析方法52

3.2.2 高速铣削淬硬钢凹曲面铣刀振动特性仿真分析53

3.2.3 高速铣削淬硬钢凹曲面振动实验54

3.2.4 淬硬钢凹曲面高效稳定切削条件55

3.3 淬硬钢凸曲面高速铣削稳定性分析56

3.3.1 淬硬钢凸曲面试件及分析方法56

3.3.2 高速铣削淬硬钢凸曲面铣刀振动特性仿真分析57

3.3.3 高速铣削淬硬钢凸曲面实验与稳定切削条件58

3.4 高速铣刀加工淬硬钢复杂曲面切削稳定性控制方法59

3.4.1 高速铣削淬硬钢切削力与离心力交互作用分析59

3.4.2 机床振动特性对淬硬钢高速铣削稳定性影响60

3.4.3 淬硬钢复杂曲面高效稳定切削条件求解方法64

3.4.4 汽车内覆盖件淬硬钢模具高效切削稳定性分析66

3.5 本章小结67

第4章 高速铣刀切削淬硬钢安全可靠性69

4.1 高速铣刀失效判据与安全裕度模型69

4.1.1 高速铣刀切削载荷分析69

4.1.2 高速铣刀切削淬硬钢失效判据70

4.1.3 高速铣刀可靠性分析与安全裕度模型71

4.2 高速球头铣刀模态特性分析72

4.2.1 高速球头铣刀模态振型分析72

4.2.2 铣刀悬伸量对模态振型影响74

4.2.3 高速球头铣刀模态参数识别与分析76

4.3 高速球头铣刀物理场安全可靠性分析77

4.3.1 高速球头铣刀切削淬硬钢热力耦合场分析77

4.3.2 高速球头铣刀切削淬硬钢实验及切削载荷分析78

4.3.3 高速球头铣刀切削淬硬钢物理场及安全裕度分析80

4.3.4 铣刀磨损对淬硬钢高速铣削安全可靠性影响82

4.4 高速球头铣刀切削淬硬钢疲劳特性83

4.4.1 高速球头铣刀切削淬硬钢实验83

4.4.2 高速铣刀疲劳寿命分析结果84

4.4.3 切削力与切削振动对铣刀疲劳寿命影响86

4.5 高速球头铣刀切削淬硬钢复杂曲面安全裕度分析87

4.5.1 淬硬钢复杂曲面高速铣削实验87

4.5.2 高速铣削淬硬钢侧立面安全裕度分析89

4.5.3 高速铣削淬硬钢过渡曲面安全裕度分析90

4.6 高速铣刀安全裕度控制方法与工艺可靠性实验92

4.6.1 高速球头铣刀切削淬硬钢冲击应力分析92

4.6.2 高速铣刀安全裕度控制方法94

4.6.3 高速铣削多硬度分布凸凹曲面安全裕度分析95

4.6.4 高速铣削多硬度拼接曲面工艺可靠性分析与实验97

4.7 本章小结98

第5章 高速铣刀切削淬硬钢磨损特性100

5.1 高速球头铣刀切削淬硬钢切触模型与应力分布特性100

5.1.1 高速球头铣刀切削淬硬钢切触模型100

5.1.2 高速球头铣刀切削淬硬钢曲面切触应力分布特性101

5.1.3 加工倾角对高速球头铣刀切触应力影响102

5.2 高速球头铣刀切削淬硬钢磨损模型与基本磨损特性103

5.2.1 高速球头铣刀切削淬硬钢高副滑动磨损模型103

5.2.2 切触应力分布对铣刀磨损影响特性104

5.2.3 涂层硬质合金球头铣刀切削淬硬钢初期磨损特性105

5.2.4 铣削方式对涂层硬质合金球头铣刀磨损影响特性107

5.2.5 加工倾角对涂层硬质合金球头铣刀磨损影响特性109

5.3 高速球头铣刀切削淬硬钢振动磨损特性110

5.3.1 高速铣刀振动磨损模型110

5.3.2 高速球头铣刀切削淬硬钢初期振动磨损实验111

5.3.3 高速球头铣刀切削淬硬钢振动冲击磨损实验114

5.4 高速铣削淬硬钢刀具磨损的动力学特征118

5.4.1 高速铣刀后刀面磨损应力特征及其磨损特性演变过程118

5.4.2 高速铣刀磨损的动态切削力特征模型119

5.4.3 高速球头铣刀切削淬硬钢磨损振动特性121

5.4.4 高速铣削淬硬钢刀具磨损识别方法122

5.5 高速铣削淬硬钢曲面刀具磨损与切削力响应特性124

5.5.1 高速铣削淬硬钢曲面刀具磨损实验124

5.5.2 高速球头铣刀磨损特性与使用寿命分析126

5.5.3 高速球头铣刀磨损过程中的切削力响应特性127

5.6 高速铣刀切削淬硬钢效率寿命及其控制方法129

5.6.1 高速铣刀切削淬硬钢振动磨损耦合作用分析129

5.6.2 高速铣刀切削淬硬钢磨损形态演变特性与使用寿命实验130

5.6.3 高速铣刀切削淬硬钢相对滑动系数及其影响特性134

5.6.4 高速铣刀切削淬硬钢效率寿命模型135

5.6.5 高速铣刀切削淬硬钢效率寿命功能分析136

5.6.6 高速铣刀切削多硬度拼接淬硬钢曲面效率寿命实验137

5.6.7 高速铣削淬硬钢刀具破损与效率寿命控制方法140

5.7 本章小结143

第6章 高速铣刀切削淬硬钢加工表面形貌145

6.1 高速铣削淬硬钢加工表面形貌特征145

6.1.1 切削参数对加工表面形貌的影响145

6.1.2 不同硬度分布的加工表面形貌148

6.1.3 多硬度拼接件的加工表面形貌150

6.2 高速铣削加工表面形貌特征的模型分析方法153

6.2.1 高速铣刀振动对淬硬钢加工表面形貌的影响153

6.2.2 高速铣刀切削运动轨迹的修正153

6.2.3 高速铣刀加工表面形貌分析与实验验证155

6.2.4 淬硬钢加工表面形貌仿真及实验验证156

6.3 高速铣削淬硬钢平坦面的加工表面形貌158

6.3.1 加工表面形貌仿真与实验结果158

6.3.2 加工表面形貌仿真结果修正161

6.3.3 加工表面形貌特性与影响因素163

6.3.4 仿真与实验结果讨论163

6.4 高速铣削淬硬钢曲面加工表面形貌164

6.4.1 实验方法与实验条件164

6.4.2 垂直切削淬硬钢曲面加工表面形貌165

6.4.3 斜切淬硬钢凹曲面加工表面形貌167

6.4.4 斜切淬硬钢凸曲面加工表面形貌168

6.4.5 平行切削淬硬钢曲面加工表面形貌170

6.5 高速铣削多硬度拼接曲面加工表面形貌172

6.5.1 实验方法与实验条件172

6.5.2 垂直切削拼接曲面加工表面形貌173

6.5.3 斜切拼接式凹曲面加工表面形貌175

6.5.4 斜切拼接式凸曲面加工表面形貌176

6.5.5 平行切削拼接曲面加工表面形貌178

6.6 高速铣削淬硬钢拐角清根加工表面形貌180

6.6.1 实验方法与实验条件180

6.6.2 淬硬钢拐角侧立面加工表面形貌180

6.6.3 淬硬钢清根加工表面形貌182

6.7 本章小结183

第7章 高速铣刀切削淬硬钢工艺设计方法185

7.1 汽车覆盖件模具加工特征与铣削工艺185

7.1.1 汽车覆盖件模具结构特点185

7.1.2 典型汽车覆盖件模具加工特征186

7.1.3 汽车覆盖件淬硬钢模具铣削工艺策略188

7.1.4 高速铣削淬硬钢模具的加工机床190

7.1.5 高速铣削淬硬钢模具的刀具190

7.2 典型汽车覆盖件模具铣削工艺分析191

7.2.1 淬硬钢模具铣削工艺特点191

7.2.2 车门模具铣削工艺分析192

7.2.3 内板立柱模具铣削工艺分析193

7.2.4 汽车顶棚模具铣削工艺分析194

7.2.5 汽车覆盖件模具铣削加工中存在的问题195

7.3 高速铣刀切削淬硬钢服役性能评价模型195

7.3.1 高速铣刀切削温度与切削速度求解模型195

7.3.2 高速球头铣刀切削淬硬钢临界切削厚度198

7.3.3 高速铣刀切削淬硬钢加工表面质量特性200

7.3.4 高速铣刀切削淬硬钢服役性能评价模型204

7.4 高速铣刀切削复杂曲面控制变量层次结构模型205

7.4.1 高速球头铣刀切削运动姿态205

7.4.2 高速球头铣刀切削淬硬钢加工元素集及关系集207

7.4.3 高速球头铣刀切削淬硬钢加工要素层次结构210

7.5 高速铣刀切削淬硬钢工艺优化设计方法212

7.5.1 高速铣刀切削淬硬钢工艺设计与综合评价方法212

7.5.2 高速铣刀切削淬硬钢加工表面质量控制方法214

7.5.3 高速铣削淬硬钢刀具切削路径优选方法218

7.5.4 高速铣削淬硬钢刀具优选方法219

7.6 高速铣刀切削淬硬钢模具工艺实验221

7.6.1 多硬度拼接淬硬钢凸模的铣削工艺实验221

7.6.2 多硬度拼接淬硬钢凹模的铣削工艺实验223

7.6.3 车门模具铣削工艺验证实验225

7.6.4 内板立柱模具铣削工艺实验227

7.6.5 顶棚模具铣削工艺实验228

7.6.6 内板模具铣削工艺实验230

7.7 本章小结230

参考文献232