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球墨铸铁以其良好的抗冲击性、很高的抗拉强度及铸铁特有的优良的铸造性、耐磨性、抗疲劳性及经济性等优点广泛应用于机械制造工业的各种零部件。本文针对公司球墨铸铁件切削加工中存在的问题(如进排气管过程中产生的毛刺),通过有限元建模分析和切削试验,探索球墨铸铁切削过程中切削毛刺的形成机理,并进一步探索球墨铸铁的切削性能,为提高产品质量、降低切削成本提供工艺指导。 本文首先基于有限元建模,对球墨铸铁的铣削过程进行了仿真分析,仿真表明球墨铸铁铣削过程等效应变和温度具有相似的分布规律。切削毛刺仿真表明,毛刺形成过程中,温度逐渐升高,毛刺的大小与温度升高的持续时间相关。
进一步的切削试验表明:速度和进给量对毛刺的影响较小,而切深影响较大。同时对球墨铸铁铣削加工性能进行了试验研究。研究表明:球墨铸铁表面粗糙度随着铣削速度的增大而减小;随着进给量和切深的增大而增大。切削速度较低时,球墨铸铁切屑比较短,呈屑状。随着切削速度的提高,切屑呈细长状。切深与进给量较小时,切屑呈屑状,随着切深与进给量的提高,切屑呈细长状。以硬质合金刀具铣削球墨铸铁时,其失效形式主要是磨粒磨损。 本文研究表明DEFORM软件可以有效模拟球墨铸铁的铣削过程,基于切削过程等效应力、等效应变云图及温度云图仿真分析,可为实际切削提供依据。本文研究成果已应用于实际生产中,对实际切削加工参数进行了优化,抑制了切削毛刺的生成,有效提高了产品质量。