本文關(guān)鍵詞：鉆削過程切屑受力建模及有限元仿真研究

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【摘要】：切屑形態(tài)是決定鉆削加工質(zhì)量的重要因素,為獲得良好的孔加工表面,關(guān)鍵之一是選擇合適的加工工藝參數(shù)控制切屑的形成。本文以鉆削切屑為研究對象,建立鉆削切屑在排出過程中受力的力學(xué)模型,并通過DEFORM有限元軟件對切屑的形成及鉆削過程進行模擬仿真,對影響鉆削加工過程的因素進行了分析,同時結(jié)合鉆削實驗分析了加工參數(shù)與切屑形態(tài)對孔加工質(zhì)量的影響。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)鉆削過程切屑受力數(shù)學(xué)模型的建立�；谛苯乔邢骼碚摻⑶邢魅袑η行甲饔昧Φ臄�(shù)學(xué)模型;結(jié)合鉆頭軸向力的產(chǎn)生原因建立了排屑槽對切屑作用力的數(shù)學(xué)模型;利用螺旋曲線的計算方法估算出切屑的長度,結(jié)合切屑做旋轉(zhuǎn)運動的離心力作為產(chǎn)生滑動摩擦力的正壓力的來源,建立孔壁對切屑摩擦力的數(shù)學(xué)模型;通過Matlab分析了加工參數(shù)對切屑受力的影響規(guī)律。(2)鉆削過程的有限元仿真分析。建立二刃與三刃鉆頭的有限元模型,利用DEFORM有限元軟件分別對兩種鉆頭鉆削過程切屑的形成進行模擬演示,對比分析鉆削過程軸向力、溫度場分布、工件的受力及切屑的形態(tài)的仿真結(jié)果,并通過切屑仿真形態(tài)預(yù)測兩種鉆頭鉆削加工的切屑形狀,預(yù)測與鉆削實驗結(jié)果相吻合。(3)鉆削實驗結(jié)果分析。通過鉆削45#鋼實驗分別測定在不同切削參數(shù)與鉆頭刃數(shù)的加工條件下的表面粗糙度,并基于多元線性回歸方法建立表面粗糙度的預(yù)測模型,分析不同參數(shù)對表面粗糙度的影響規(guī)律;通過維視圖像采集器對鉆削實驗產(chǎn)生的切屑進行拍攝,分析切屑形態(tài)對孔加工表面粗糙度的影響。采用上述研究方法,本文完成了對鉆削加工切屑受力的力學(xué)建模,并分析了影響切屑受力的主要因素;仿真結(jié)果真實地預(yù)測了鉆削切屑的形狀;對實驗結(jié)果進行分析,得出了切屑形態(tài)對孔加工表面粗糙度的影響,并得到了主軸速度、進給量與鉆頭刃數(shù)對表面粗糙度的影響規(guī)律。本研究內(nèi)容在揭示鉆削過程的本質(zhì),改善鉆頭結(jié)構(gòu),制定合理的切削加工工藝,提高孔加工表面質(zhì)量,降低鉆頭的磨損或破損及提高鉆頭壽命等方面具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：鉆削 切屑 力學(xué)建模 三刃鉆頭 有限元
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG52
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 鉆削加工有限元仿真及切屑形成、卷曲與折斷研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 鉆削過程有限元仿真的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 切屑形成、卷曲與折斷的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及課題來源16-17
• 第2章 鉆削基本原理及有限元理論17-29
• 2.1 鉆削加工基本理論17-19
• 2.1.1 麻花鉆的結(jié)構(gòu)分析17-18
• 2.1.2 鉆削機理18-19
• 2.2 金屬切削有限元仿真理論19-26
• 2.2.1 有限元方法19
• 2.2.2 彈性力學(xué)基礎(chǔ)理論19-22
• 2.2.3 金屬切削變形理論22-23
• 2.2.4 材料斷裂模型及切屑分離準則23-25
• 2.2.5 DEFORM仿真分析流程25-26
• 2.3 二刃、三刃鉆頭Pro/E建模26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 鉆削加工切屑受力分析及數(shù)學(xué)建模29-45
• 3.1 金屬切削切屑的形成與斷裂理論及鉆屑類型29-33
• 3.1.1 切屑的形成過程29-30
• 3.1.2 切屑的卷曲與折斷30-32
• 3.1.3 鉆屑的產(chǎn)生與分類32-33
• 3.2 鉆削過程切屑的受力分析33-44
• 3.2.1 鉆削過程切屑的受力分析33-34
• 3.2.2 切削刃對鉆屑的作用力分析34-37
• 3.2.3 排屑槽對鉆屑作用力分析37-38
• 3.2.4 孔壁對鉆屑的作用力分析38-43
• 3.2.5 鉆屑受力建模的指導(dǎo)意義43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于DEFORM二、三刃鉆頭鉆削有限元仿真45-55
• 4.1 鉆削仿真材料定義45-48
• 4.1.1 刀具基體及涂層材料45-46
• 4.1.2 工件材料46-48
• 4.2 鉆削加工仿真過程48-50
• 4.2.1 鉆削加工仿真參數(shù)設(shè)置48
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分48-50
• 4.2.3 邊界條件及其它參數(shù)設(shè)置50
• 4.3 二、三刃鉆頭仿真結(jié)果對比分析50-54
• 4.3.1 鉆削切屑形態(tài)對比分析50-52
• 4.3.2 鉆削軸向力對比分析52-53
• 4.3.3 鉆削刀具溫度對比分析53
• 4.3.4 鉆削加工工件受力對比分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 鉆削45#鋼實驗及孔表面質(zhì)量測定與分析55-67
• 5.1 鉆削實驗方案設(shè)計及實施55-57
• 5.1.1 實驗方案設(shè)計55-56
• 5.1.2 實驗平臺搭建56-57
• 5.1.3 孔加工表面粗糙度的測定方法57
• 5.2 基于多元線性回歸方法表面粗糙度預(yù)測模型57-63
• 5.2.1 多元線性回歸模型定義57
• 5.2.2 多元回歸模型的建立57-60
• 5.2.3 多元線性回歸模型的參數(shù)最小二乘估計60-61
• 5.2.4 多元線性回歸模型的假設(shè)檢驗61-63
• 5.3 切削參數(shù)對孔加工表面粗糙度的影響63-64
• 5.3.1 主軸速度63
• 5.3.2 進給量63-64
• 5.4 切屑形狀對孔加工表面粗糙度的影響64-66
• 5.4.1 二刃鉆頭鉆削切屑分析64-65
• 5.4.2 三刃鉆頭鉆削切屑分析65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 工作總結(jié)67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-74
• 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果74

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本文編號：999119