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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