金属基复合材料加工

第1章 MMC加工中切屑的形成机制和建模 1

1.1 简介 1

1.2 颗粒增强金属基复合材料的加工 2

1.2.1 切削速度的影响 3

1.2.2 进给量的影响 4

1.2.3 背吃刀量的影响 5

1.2.4 增强体的影响 5

1.2.5 刀具 6

1.3 纤维增强金属基复合材料的加工 6

1.4 MMC的加工机制 8

1.4.1 通过加工解析模型预测切削力 8

1.4.2 MMC加工中的切削温度 12

1.4.3 颗粒增强MMC加工中的切屑形成 15

1.4.4 纤维增强MMC加工中的切削力 21

1.5 加工中的有限元建模（FEM） 25

1.5.1 FEM简介和方法 26

1.5.2 要素 27

1.5.3 切屑分离准则 30

1.5.4 刀具-切屑接触面的摩擦力 31

1.6 MMC加工建模 32

1.6.1 颗粒增强MMC的建模加工 33

1.6.2 纤维增强MMC的模拟加工 49

1.7 结论 54

参考文献 55

第2章 加工中金属基复合材料的表面质量 66

2.1 简介 66

2.2 表面完整性 67

2.3 表面完整性的评估技术 68

2.3.1 光学和扫描电子显微镜 69

2.3.2 表面与次表面的塑性变形分析 72

2.3.3 表面和次表面的残余应力分析 72

2.3.4 表面形貌 75

2.4 结论 75

参考文献 76

第3章 金属基复合材料的切削性 78

3.1 简介 78

3.2 切削参数 79

3.3 刀具磨损与刀具寿命 81

3.3.1 刀具磨损 81

3.4 表面和次表面完整性 85

3.4.1 表面光洁度 86

3.4.2 次表面损伤 87

3.4.3 残余应力 89

3.5 切削力 91

3.6 切屑的形成 92

3.7 结论 94

致谢 95

参考文献 95

第4章 金属基复合材料的传统加工工艺 99

4.1 简介 99

4.2 金属基复合材料的车削 100

4.2.1 切屑形成 101

4.2.2 磨损机理及刀具寿命 101

4.2.3 表面粗糙度的研究 108

4.2.4 超声振动车削 110

4.2.5 建模过程 111

4.2.6 数值模拟 111

4.3 钻削MMC 115

4.4 铣削MMC 118

4.5 结论 121

参考文献 122

第5章 金属基复合材料的磨削加工 126

5.1 概述 126

5.1.1 传统材料和复合材料的加工区别 127

5.1.2 磨削需要的条件 127

5.1.3 金属基复合材料的磨削加工中的挑战 128

5.1.4 砂轮的选择 128

5.1.5 磨削评估的标准 129

5.2 金属基复合材料的可磨性研究 129

5.2.1 磨削力：参数的影响 130

5.2.2 磨削温度的观测 132

5.2.3 材料反应：切屑的形态 135

5.2.4 声发射监测 137

5.2.5 表面完整性的观测 141

5.2.6 表面纹理：宏观图 144

5.3 结论 148

参考文献 148

第6章 SiC颗粒增强金属基复合材料的干切削 150

6.1 简介 150

6.2 刀具材料的选择 152

6.2.1 CVD金刚石刀具 152

6.2.2 PCD刀具 154

6.3 试验步骤 155

6.4 机械加工特性 155

6.4.1 切削力 156

6.4.2 刀具磨损 157

6.5 刀具的性能 159

6.5.1 刀具的耐磨性 160

6.5.2 纳米复合涂层对刀具寿命的影响 160

6.5.3 刀具寿命测试 164

6.6 对加工的环境影响 165

6.6.1 剪切带上粉尘的生成 167

6.6.2 刀具-切屑接触面的摩擦 170

6.6.3 刀具耐磨性的影响 176

6.7 结论 179

参考文献 180

第7章 金属基复合材料加工的计算方法和优化 183

7.1 简介 183

7.1.1 数学建模的重要性 183

7.1.2 优化的需要 184

7.2 建模方法 185

7.2.1 基于响应面法建模 185

7.2.2 基于人工神经网络的建模 191

7.3 优化方法 195

7.3.1 Taguchi稳健性设计 196

7.3.2 启发式搜索算法 199

7.4 结论 204

致谢 205

参考文献 205