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精密磨削零件表面的残余应力离散度对工件疲劳寿命与可靠性具有直接而重要的影响,但是目前文献对工件表面残余应力离散度的研究非常少。本文选取在线精密磨削零件,采用试验方法较系统地研究了精密加工工序及其工序累积对工件表面残余应力离散度的影响;其次基于有限元方法仿真分析了磨粒前角对残余应力分布的影响;最后计算了所选取零件在额定载荷下残余应力离散度对其疲劳寿命差异的影响。主要内容与结论如下:设计选取了实际生产中顺次热处理、粗磨、精磨和超精4道工序的16个轮毂轴承内套圈;基于X射线衍射法测试了轴承套圈表面环向残余应力和轴向残余应力;采用统计方法分析了各道工序轴承套圈试样的残余应力离散度,并首次研究了磨削工序累积对工件表面残余应力离散度的影响。结果表明:热处理后轴承内套圈表面残余应力标准差达到59.95MPa,经超精加工后降低为18.27MPa,标准差降低约3倍。这说明磨削加工的轴承套圈表面残余应力具有一定离散性,但是该离散度是一个逐渐收敛的过程,经过超精工序加工的零件表面残余应力分布一致性较高。其次,基于有限元软件Deform建立了具有负前角特征磨粒的“热-力”耦合切削模型,仿真分析了磨粒前角对工件表面残余应力的影响。计算结果表明,随着磨粒负前角的增加,残余应力随之增加,仿真计算的3点之间残余应力标准差达到145.76MPa。这表明磨粒几何角度的随机性是造成磨削工件表面残余应力离散度的重要原因之一。最后,根据所选取轴承试样的额定载荷,耦合精密磨削工件表面残余应力及其离散度,计算工件在服役工况下的疲劳寿命差异。计算结果表明,虽然超精工件表面残余应力标准差仅为21.95MPa,即只有平均值的5%,但其导致的疲劳寿命差异达到未考虑工件表面残余应力时疲劳寿命的51.42%。这表明残余应力离散度对工件疲劳寿命差异存在较大影响。该研究是科学了解精密加工对工件表面残余应力及其离散度影响规律的开端。它对后续深入研究精密加工过程对工件表面残余应力离散度的影响,进而实现对其寿命和可靠性的预测分析和精密磨削工艺过程优化奠定了基础。