本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體而言，涉及鋼件，還涉及所述鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法。

背景技術(shù)：
工件表層的殘余應(yīng)力對(duì)工件的靜強(qiáng)度、耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度以及尺寸穩(wěn)定性等都有非常重要的影響，特別是對(duì)于在惡劣工作環(huán)境下服役的機(jī)械零部件，表面殘余應(yīng)力對(duì)其服役性能影響尤為顯著。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的：影響車削殘余應(yīng)力的數(shù)值和分布的因素很多，目前相關(guān)研究?jī)H僅關(guān)注不同車削參數(shù)(如車削速度、車削深度、進(jìn)給量等)和不同刀具參數(shù)(如刀具前角、刀具后角、車削刃形狀和參數(shù)、刀尖圓角半徑等)對(duì)車削殘余應(yīng)力分布的影響，因?yàn)檫@些車削參數(shù)是生產(chǎn)實(shí)踐中可以直接控制的。但是除了上述這些參數(shù)的影響外，工件毛坯材料中因?yàn)闊崽幚砉に嚭颓懊娴睦浼庸すば蚨a(chǎn)生的殘余應(yīng)力(即初始?xì)堄鄳?yīng)力)和裝夾過程引入的裝夾應(yīng)力，會(huì)與加工過程中的車削應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合，影響最終的車削殘余應(yīng)力分布。本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種具有裝夾應(yīng)力小的優(yōu)點(diǎn)的鋼件。本發(fā)明還提出一種所述鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法，所述實(shí)驗(yàn)研究方法具有工件無初始?xì)堄鄳?yīng)力、工件裝夾應(yīng)力小、切削參數(shù)均勻穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，從而保證切削殘余應(yīng)力研究的可靠性。根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的鋼件包括：夾持段，所述夾持段為圓柱狀；車削段，所述車削段為圓柱狀，所述車削段的直徑大于所述夾持段的直徑；和過渡段，所述過渡段為圓臺(tái)狀，所述過渡段的第一端與所述夾持段相連，所述過渡段的第二端與所述車削段相連，其中所述夾持段的高、所述車削段的高和所述過渡段的高之和為所述鋼件的高，所述鋼件的高與所述夾持段的直徑的比值大于等于1：1且小于等于3：1。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件具有裝夾應(yīng)力小的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的鋼件還可以具有如下附加的技術(shù)特征：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鋼件的高與所述夾持段的直徑的比值大于等于1：1且小于等于1.75：1，優(yōu)選地，所述鋼件的高與所述夾持段的直徑的比值為1.35：1。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述車削段的遠(yuǎn)離所述過渡段的第一端面上設(shè)有凹槽，所述凹槽的橫截面為圓形，所述車削段的位于所述凹槽的壁面與所述車削段的周面之間的部分為被車削部。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述凹槽的邊沿位于所述夾持段的外側(cè)。根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法，所述鋼件為根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋼件，所述實(shí)驗(yàn)研究方法包括以下步驟：A)利用去應(yīng)力退火工藝對(duì)所述鋼件進(jìn)行熱處理；B)利用卡盤夾持所述夾持段以便裝夾所述鋼件，利用第一刀具對(duì)所述車削段的遠(yuǎn)離所述過渡段的第一端面進(jìn)行修平；C)利用第二刀具對(duì)修平后的所述第一端面進(jìn)行車削；和D)測(cè)量車削后的所述第一端面的殘余應(yīng)力。通過利用本發(fā)明實(shí)施例的鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法，從而可以消除鋼件的初始?xì)堄鄳?yīng)力和跳動(dòng)度誤差，由此可以更加精確地測(cè)量鋼件的車削段的車削殘余應(yīng)力分布。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法具有工件無初始?xì)堄鄳?yīng)力、工件裝夾應(yīng)力小、切削參數(shù)均勻穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟B)中，裝夾所述鋼件后，打表測(cè)量所述第一端面的跳動(dòng)度，如果所述跳動(dòng)度大于等于20微米，重新裝夾所述鋼件直至所述跳動(dòng)度小于20微米。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一刀具的車削刃的鈍圓半徑大于等于4微米且小于等于10微米，所述第一刀具的刀尖圓角小于等于100微米，所述第一刀具的車削深度小于等于10微米，所述第一刀具的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小于等于10微米。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一刀具的車削刃的鈍圓半徑大于等于4微米且小于等于5微米，所述第一刀具的刀尖圓角為45微米，所述第一刀具的車削深度為5微米，所述第一刀具的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為5微米。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟B)中，所述第一刀具的車削線速度保持恒定。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二刀具的車削深度小于等于2毫米，在進(jìn)行所述車削的過程中，所述第二刀具的車削線速度保持恒定。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a-圖2c是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件的裝夾應(yīng)力的仿真圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件的車削殘余應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究方法的流程圖。附圖標(biāo)記：鋼件10、夾持段101、車削段102、第一端面1021、凹槽1022、被車削部1023、過渡段103、具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件10。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件10包括夾持段101、車削段102和過渡段103。夾持段101為圓柱狀，車削段102為圓柱狀，車削段102的直徑大于夾持段101的直徑。過渡段103為圓臺(tái)狀，過渡段103的第一端與夾持段101相連，過渡段103的第二端與車削段102相連。換言之，過渡段103的直徑從過渡段103的第一端向過渡段103的第二端增大。其中，夾持段101的高、車削段102的高和過渡段103的高之和為鋼件10的高，鋼件10的高與夾持段101的直徑的比值大于等于1：1且小于等于3：1。也就是說，鋼件10的長(zhǎng)度與夾持段101的直徑的比值大于等于1：1且小于等于3：1?，F(xiàn)有的鋼件均為圓柱形的鋼件。如果鋼件的高度(即鋼件的長(zhǎng)度)與鋼件的直徑的比值比較大(例如，鋼件的高度與鋼件的直徑的比值大于5：1，甚至大于10：1)，考慮圣維南原理，由卡盤裝夾而加載到鋼件上的裝夾載荷(裝夾應(yīng)力)并不會(huì)影響到遠(yuǎn)離裝夾區(qū)域的車削位置，即裝夾應(yīng)力不會(huì)對(duì)鋼件的車削殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生影響。但是，對(duì)于高度與直徑之比較小的鋼件來說，裝夾應(yīng)力會(huì)對(duì)鋼件的車削殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生較大的影響。具體地，如果鋼件的高度與鋼件的直徑的比值大于等于1：1且小于等于3：1，則裝夾應(yīng)力會(huì)對(duì)鋼件的車削殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件10通過設(shè)置圓臺(tái)狀的過渡段103且過渡段103的直徑從夾持段101向車削段102的方向增大，從而可以將裝夾應(yīng)力限制在夾持段101和過渡段103，以便避免裝夾應(yīng)力對(duì)車削段102的車削殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生影響，尤其是避免裝夾應(yīng)力對(duì)車削段102的車削區(qū)域(即被車削部1023)的車削殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生影響。如圖2a-圖2c所示，裝夾載荷為500Mpa。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件10的車削段102的被車削部1023的裝夾應(yīng)力在2Mpa-5Mpa的范圍內(nèi)?？紤]到車削殘余應(yīng)力的量級(jí)為102Mpa，該車削區(qū)域的裝夾應(yīng)力小于等于10Mpa即可滿足要求。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋼件10具有裝夾應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，從而可以精確地測(cè)量鋼件10的車削段102的車削殘余應(yīng)力分布。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的鋼件10包括夾持段101、車削段102和過渡段103。夾持段101為圓柱狀，車削段102為圓柱狀，車削段102的直徑大于夾持段101的直徑。過渡段103為圓臺(tái)狀，過渡段103的第一端與夾持段101相連，過渡段103的第二端與車削段102相連。具體地，車削段102的遠(yuǎn)離過渡段103的第一端面1021(即車削段102的自由端面)為被車削面。夾持段101的高、車削段102的高和過渡段103的高之和為鋼件10的高，鋼件10的高與夾持段101的直徑的比值大于等于1：1且小于等于3：1。優(yōu)選地，鋼件10的高與夾持段101的直徑的比值大于等于1：1且小于等于1.75：1。更加優(yōu)選地，鋼件10的高與夾持段101的直徑的比值為1.35：1。由此可以更加顯著地消除裝夾應(yīng)力對(duì)車削段102的被車削部1023的車削殘余應(yīng)力分布的影響。如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，車削段102的遠(yuǎn)離過渡段103的第一端面1021上設(shè)有凹槽1022，車削段102的位于凹槽1022的壁面與車削段102的周面之間的部分為被車削部1023。換言之，通過去除車削段102的第一端部(即具有第一端面1021的端部)的一部分形成凹槽1022，車削段102的第一端部的剩余部分構(gòu)成被車削部1023。通過在車削段102的遠(yuǎn)離過渡段103的第一端面1021上設(shè)置凹槽1022，從而可以更加方便地、容易地對(duì)車削段102進(jìn)行車削。有利地，凹槽1022的橫截面為圓形。也就是說，凹槽1022為圓形凹槽。有利地，凹槽1022的邊沿位于夾持段101的外側(cè)。也就是說，凹槽1022的直徑大于夾持段101的直徑。由此可以使被車削部1023位于夾持段101的外側(cè)，從而可以進(jìn)一步消除裝夾應(yīng)力對(duì)車削段102的被車削部1023的車削殘余應(yīng)力分布的影響。在本發(fā)明的一個(gè)具...