高速重载盘式制动器被广泛应用于大兆瓦风力发电机、高速列车、大型重载货车等大型机械,制动盘作为盘式制动器的关键摩擦偶件,扮演着至关重要的角色。采用传统加工工艺的制动盘在工作过程中主要存在抗疲劳性能差、表面磨损严重、表面摩擦力不足导致制动距离过长等问题,无法满足制动盘在高速重载工况下的服役需求。为解决以上问题,本文采用挤压切削工艺对工件表面进行切削试验,分析挤压切削工艺对制动盘表面质量的影响规律。具体研究内容如下:(1)针对高速重载制动盘表面抗疲劳性能好、摩擦力足、接触强度大的需求,基于挤压切削原理,提出采用挤压切削工艺对制动盘表面进行加工的方法,以获得高质量的接触表面。选用制动盘常用材料Q345B作为试验材料,刃磨不同角度的高速钢刀刀具,考虑切削速度、刃口圆弧半径、切削深度、刀J具前角、后角五个因素,选取表面粗糙度、残余应力、加工硬化三个指标进行单因素试验方案设计和正交试验方案设计,为进一步试验数据分析做准备。(2)以单因素试验数据为基础,针对挤压切削工艺对表面进行切削加工同时加重对表面挤压效果的特点,先分析切削速度、刃口圆弧半径、切削深度、刀刀具前角、后角对切削过程中切削力、切削热的影响,再通过分析切削力、切削热对表面质量的影响,建立切削参数与粗糙度、残余应力、加工硬化的联系,进而得到切削参数对表面质量的影响规律。通过分析规律发现挤压切削使加工表面产生较大残余压应力和加工硬化的同时,表面粗糙度也有一定程度增大,符合制动盘表面质量需求。(3)以正交试验数据为基础,根据制动盘表面质量的要求,利用信噪比分析法的望目特性分析表面粗糙度,望大特性分析残余压应力和显微硬度,结合方差分析法分析切削参数分别对粗糙度、残余应力、显微硬度的影响程度,获取单目标下的最佳参数组合。利用灰关联度分析法,将多目标工艺参数优化问题转换为单目标工艺参数优化问题,获取综合考虑表面粗糙度、残余应力、显微硬度三个评价指标下的最佳参数组合,同时对优化结果进行试验验证,结果显示工件表面质量显著提升。综上,本文主要从揭示高速重载制动盘挤压切削工艺原理出发,通过单因素试验分析切削参数对表面质量的影响规律,正交试验进行工艺参数的优化,对今后加工高质量制动盘表面具有重要的指导意义。