特殊螺纹量具成形磨削加工工艺优化研究

作     者：元麟 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈明;王琍

授予年度：2012年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：特殊螺纹量具 螺纹成形磨削 磨削裂纹 工艺优化 

摘      要：特殊螺纹量具是高附加值特殊螺纹接头生产所必须配套使用的重要测量器具，是特殊螺纹合格性判定的重要依据。螺纹成形磨削过程中螺纹牙面容易产生磨削烧伤和微观裂纹，严重影响产品的使用性能和使用寿命。因此有必要对特殊螺纹量具材料的磨削性能和成形磨削工艺进行深入研究，通过优化加工工艺，降低生产成本，提高加工质量，这将具有显著的经济价值及现实意义。所做的工作主要包括： （1）从单颗磨粒切削仿真研究入手，针对冷作模具钢9Mn2V材料，从磨削力、切屑形态、磨削温度和磨削表面残余应力四个方面的单颗粒磨削进行了有限元仿真，研究了切削参数对材料变形、临界切深、切削力(比)、切削温度及残余应力等物理量的影响规律。 （2）结合仿真结果进行了9Mn2V的磨削加工试验，分析了不同热处理工艺流程下9Mn2V材料的磨削加工性能，优化了工件材料的热处理加工工艺。通过对比相同砂轮粒度下不同往复磨削次数和进给量参数下的磨削力和磨削表面质量（粗糙度、残余应力、热影响区），综合分析得出了磨削裂纹的成因及预防措施。 （3）根据特殊螺纹量具制造的工艺现状，对比了不同热处理工艺流程下工件材料的碳化物分布形态、金相组织结构及残余奥氏体含量。通过成形磨削加工实验分析了不同砂轮修整速比对工件表面粗糙度的影响规律，并通过DOE全因子实验找出了主要影响砂轮修整质量的主要影响因子。最后，针对螺纹成形磨削优化加工工艺，分别建立了粗磨削、精磨削两个阶段不同的优化目标函数及约束条件，通过matlab求解优化螺纹成形磨削加工用量，并对优化值给予了试验验证，取得了良好的结果。