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第1章 切削表面完整性总论1

1.1 切削表面完整性的概述1

1.1.1 切削表面完整性概念及内涵1

1.1.2 切削表面完整性研究的发展历程2

1.2 切削表面完整性分析方法4

1.2.1 测试分析方法4

1.2.2 有限元分析方法5

1.2.3 预测与优化分析方法6

1.3 影响切削表面完整性的因素7

1.3.1 刀具参数对切削表面完整性的影响7

1.3.2 切削用量对切削表面完整性的影响9

1.4 切削表面完整性对零件使用性能的影响13

1.4.1 切削表面完整性对零件疲劳性能的影响13

1.4.2 切削表面完整性对零件摩擦磨损性能的影响16

1.4.3 切削表面完整性对零件腐蚀性能的影响19

第2章 切削表面形貌的表征与测试23

2.1 切削表面形貌概述23

2.1.1 表面形貌的定义23

2.1.2 切削表面形成过程24

2.1.3 影响切削表面形貌的因素26

2.2 切削表面形貌的表征28

2.2.1 切削表面形貌的二维表征29

2.2.2 切削表面形貌的三维表征33

2.3 切削表面形貌的测试40

2.3.1 非光学测试方法40

2.3.2 光学测试方法44

第3章 切削表层微观结构特征及检测49

3.1 切削表层微观结构概述49

3.1.1 表层微观结构的特征50

3.1.2 表层微观结构特征的形成机制50

3.2 白层的结构特征和影响因素52

3.2.1 白层微观结构特征分析52

3.2.2 白层的影响因素53

3.3 微观结构特征检测试样的制备54

3.3.1 试样的截取和镶嵌54

3.3.2 试样的磨光和抛光57

3.3.3 试样的显微组织显示61

3.3.4 硬切削白层试样制备61

3.3.5 微观结构显微硬度和硬化层测试65

3.3.6 硬切削加工表层显微硬度测试68

第4章 切削表面残余应力及测试73

4.1 切削表面残余应力的概述73

4.1.1 残余应力的分类74

4.1.2 切削表面残余应力的产生75

4.2 影响切削表面残余应力的因素78

4.3 切削表面残余应力测试79

4.3.1 表面残余应力的X射线衍射测试79

4.3.2 表面残余应力的机械测试法87

4.3.3 硬切削表面残余应力测试91

第5章 切削试验设计与数据分析94

5.1 试验设计方法94

5.1.1 单因素试验设计94

5.1.2 全因素试验设计95

5.1.3 正交试验设计96

5.2 试验数据分析103

5.2.1 试验数据的方差及极差分析103

5.2.2 试验数据的回归分析108

5.2.3 回归方程的显著性检验112

5.3 精密硬切削表面粗糙度正交试验114

5.3.1 硬切削表面粗糙度正交试验设计115

5.3.2 硬切削表面粗糙度正交试验数据分析116

5.4 精密硬切削表面粗糙度全因素试验118

5.4.1 硬切削表面粗糙度的全因素试验设计118

5.4.2 表面粗糙度预测模型的建立与显著性检验119

5.4.3 表面粗糙度预测模型仿真与验证121

第6章 难加工材料切削加工表面完整性123

6.1 淬硬钢切削加工表面完整性123

6.1.1 硬切削加工试验设计123

6.1.2 硬切削加工表面形貌126

6.1.3 硬切削加工表面白层特征134

6.1.4 硬切削加工表层残余应力特征141

6.2 高温合金切削加工表面完整性145

6.2.1 高温合金切削试验145

6.2.2 高温合金切削表面粗糙度146

6.2.3 高温合金切削表面加工硬化148

6.2.4 高温合金切削加工表层残余应力特征149

第7章 切削加工过程的有限元模拟151

7.1 切削有限元的基本理论151

7.1.1 有限元法的基本思想151

7.1.2 高速切削过程的特征153

7.1.3 弹塑性热力耦合模型及大变形控制方程154

7.2 有限元仿真的关键技术156

7.2.1 材料的本构模型156

7.2.2 刀屑接触摩擦模型158

7.2.3 材料失效准则159

7.3 基于正交切削模型的硬切削加工模拟160

7.3.1 正交切削有限元模型的建立160

7.3.2 绝热剪切行为的数值模拟161

7.3.3 倒棱参数对硬态切削过程的影响165

7.3.4 表层残余应力有限元模拟171

7.4 高速硬切削三维有限元模拟173

7.4.1 高速硬切削有限元模型的建立173

7.4.2 高速硬切削加工有限元模型的验证175

7.4.3 高速硬切削过程仿真分析177

7.4.4 高速硬切削加工表面白层特征有限元模拟178

第8章 切削表面完整性的预测优化与评价181

8.1 预测与优化方法简介181

8.1.1 响应曲面法181

8.1.2 人工神经网络187

8.1.3 模糊综合评价191

8.1.4 遗传算法194

8.2 切削加工表面完整性的预测199

8.2.1 切削表层残余应力的预测200

8.2.2 切削表面白层的预测204

8.3 切削加工表面完整性的优化206

8.3.1 优化设计方法207

8.3.2 硬切削加工表面完整性多目标优化210

8.4 切削表层特征性能评价213

8.4.1 切削表层特征疲劳性能试验213

8.4.2 疲劳样件测试与分析215

参考文献221

索引230