本文關(guān)鍵詞：插銑過程切削力理論建模及其有限元分析

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【摘要】：插銑加工過程可以實(shí)現(xiàn)粗加工以及半精加工,是能夠?qū)崿F(xiàn)最有效的金屬高切削率的方法之一。在航天、精密機(jī)械、造船工業(yè)和模具制造業(yè)等行業(yè)中插銑加工法迅速發(fā)展并得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文以水輪機(jī)的水斗不銹鋼材料Cr13為實(shí)驗(yàn)材料研究了插銑加工過程。首先,闡述了插銑加工特點(diǎn)以及工作方式,概括分析了插銑加工法在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究過程中所存在的缺點(diǎn)與不足。根據(jù)插銑加工法的機(jī)理,主要進(jìn)行銑削力的研究,把插銑刀具的切削刃和轉(zhuǎn)動角度分解成各個微元即微小單元,獲得了插銑加工過程中的瞬時銑削力模型及平均銑削力模型。應(yīng)用MATLAB編程仿真軟件計算出了銑削力模型的最大值,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證做好了理論基礎(chǔ)。其次,簡單介紹了DEFORM仿真軟件的結(jié)構(gòu)、材料庫、流程等模塊,針對水斗不銹鋼材料Cr13工件材料進(jìn)行了插銑刀具的刀體和刀片材料的選擇。插銑刀具幾何參數(shù)設(shè)定及三維模型的繪制,應(yīng)用模型簡化原則在DEFORM-3D軟件中建立仿真模型進(jìn)行模擬加工,通過后處理分析獲得銑削力、銑削溫度和刀具應(yīng)力等因素及通過ANSYS的靜力分析獲得了插銑刀的變形量及模態(tài)。最后,闡述了實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)方案,確定了實(shí)驗(yàn)加工設(shè)備及實(shí)驗(yàn)采用分析方式。通過考慮插銑振動對插銑加工過程銑削厚度的影響,對平均理論銑削力模型進(jìn)行了改進(jìn)。應(yīng)用插銑加工實(shí)驗(yàn)獲得了三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證插銑加工平均銑削力理論模型、DEFORM-3D銑削仿真獲得的仿真銑削力,改進(jìn)的銑削力理論模型,實(shí)現(xiàn)了對插銑加工過程銑削力的預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：插銑加工 銑削力 有限元分析 銑削振動
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景10-11
• 1.1.1 課題的研究目的和意義10-11
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 插銑加工法國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 銑削力建模的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 目前國內(nèi)外研究存在的問題16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 插銑加工過程銑削力模型18-29
• 2.1 插銑加工的方式及特點(diǎn)18-20
• 2.1.1 插銑加工的方式18-19
• 2.1.2 插銑加工的特點(diǎn)19-20
• 2.2 插銑加工過程銑削力時域模型20-23
• 2.2.1 插銑加工過程瞬時銑削力模型21-22
• 2.2.2 插銑加工過程的銑削力模型22-23
• 2.3 插銑加工過程銑削力系數(shù)的分析和確定23-25
• 2.4 插銑加工過程銑削力的計算機(jī)仿真25-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 插銑加工過程中的有限元模擬29-44
• 3.1 DEFORM仿真軟件簡介29-30
• 3.1.1 DEFORM-3D軟件結(jié)構(gòu)29-30
• 3.1.2 DEFORM-3D的材料庫30
• 3.1.3 DEFORM-3D前處理流程30
• 3.2 插銑刀具的幾何建模30-32
• 3.2.1 插銑刀結(jié)構(gòu)和插銑刀材料的選擇30-31
• 3.2.2 材料選擇與幾何參數(shù)設(shè)定31-32
• 3.2.3 插銑刀具的三維幾何建模32
• 3.3 插銑加工仿真模型簡化分析32-34
• 3.4 插銑加工過程仿真模型的建立34-36
• 3.5 插銑加工過程仿真的結(jié)果分析36-40
• 3.5.1 插銑加工過程銑削力分析36-37
• 3.5.2 插銑加工過程刀具表面溫度分析37-39
• 3.5.3 插銑加工過程刀具應(yīng)力分析39-40
• 3.6 插銑刀的靜力分析40-42
• 3.6.1 靜力分析幾何模型的導(dǎo)入40
• 3.6.2 基于ANSYS插銑刀的靜力分析40-42
• 3.7 插銑刀的模態(tài)分析42-43
• 3.8 本章小結(jié)43-44
• 第4章 動態(tài)銑削力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及銑削力模型的改進(jìn)44-53
• 4.1 插銑刀的刀體選擇44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)條件與方案44-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)條件44-45
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案45-46
• 4.2.3 銑削力理論模型驗(yàn)證46-47
• 4.3 插銑加工仿真銑削力驗(yàn)證47
• 4.4 銑削力理論模型的改進(jìn)47-49
• 4.4.1 插銑加工過程動態(tài)銑削厚度的分析47-49
• 4.4.2 銑削力模型的改進(jìn)49
• 4.5 改進(jìn)的銑削力模型驗(yàn)證49-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 致謝58

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