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钛合金正交切削的温度场和切削力仿真与试验研究

发布时间:2016-12-07 19:10

  本文关键词:钛合金正交切削的温度场和切削力仿真与试验研究,,由笔耕文化传播整理发布。


《南京航空航天大学》 2007年

钛合金正交切削的温度场和切削力仿真与试验研究

刘胜  

【摘要】: 金属切削是一个非线性的热力耦合过程。在金属切削过程中,切削热主要来源于切削区的弹塑性变形、刀具与切屑和工件间的摩擦。大量切削热引起切削温度的升高,必然导致刀具的磨损。切削力是表征切削过程最重要特征的物理量,其变化将直接影响加工过程中加工精度、刀具磨损和表面加工质量等,因而对切削温度和切削力的研究具有十分重要意义。 本文重点研究钛合金TC4在切削加工时的工件、切屑和刀具上的温度分布和切削力。对前人提出的研究模型,进行比较和综合,给出了求解切削温度场和切削力的有限元模型,利用通用有限元软件——ABAQUS/Explicit进行建模分析、输入材料模型、修改摩擦接触类型、定义切屑分离准则、局部细分网格等,经过计算得出钛合金切削过程中切削温度、切削力的一般规律,形象的表示出钛合金切屑的形状。然后通过正交车削的试验,揭示出正交切削过程中切削温度、切削力和切削参数之间的一般规律性,其结果与仿真结果进行对比,验证了有限元仿真的准确性和可行性。

【关键词】:
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG506
【目录】:

  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-14
  • 第一章 绪论14-25
  • 1.1 钛合金及其切削特点14-17
  • 1.1.1 钛合金的性质14-15
  • 1.1.2 钛合金的切削加工特点15-17
  • 1.2 切削温度和切削力的研究17-18
  • 1.3 金属切削过程有限元分析的研究现状18-24
  • 1.3.1 仿真分析方法概述18-19
  • 1.3.2 金属切削过程有限元分析的研究现状19-24
  • 1.4 本课题的研究意义与拟开展的工作24-25
  • 第二章 切削过程的基础理论25-34
  • 2.1 切削过程的温度场理论25-31
  • 2.1.1 切削过程热量的产生和传出25-27
  • 2.1.2 切削温度的理论分析27-28
  • 2.1.3 切削过程的热传导理论28-31
  • 2.2 切削过程的切削力理论31-33
  • 2.3 本章小结33-34
  • 第三章 切削过程的有限元分析方法34-42
  • 3.1 有限单元法的基本思想和分析步骤34-36
  • 3.1.1 有限单元法的基本思想34
  • 3.1.2 有限单元法的分析步骤34-36
  • 3.2 平面问题的有限元法36-39
  • 3.3 温度场的有限元法计算39-41
  • 3.3.1 温度场有限元计算单元39-40
  • 3.3.2 平面非稳定温度场的泛函分析40-41
  • 3.4 本章小结41-42
  • 第四章 钛合金正交切削温度场和切削力ABAQUS 有限元仿真42-61
  • 4.1 有限元软件ABAQUS 介绍42-44
  • 4.1.1 有限元软件ABAQUS42-43
  • 4.1.2 ABAQUS 的分析步骤43-44
  • 4.2 正交切削几何模型的建立44-45
  • 4.3 材料模型45-46
  • 4.3.1 钛合金TC4 的材料参数45-46
  • 4.3.2 硬质合金刀具YG8 的材料参数46
  • 4.4 切削热的产生46-47
  • 4.5 摩擦模型的建立47-49
  • 4.6 仿真建模的其他关键技术49-52
  • 4.6.1 边界条件49
  • 4.6.2 切屑分离准则49-50
  • 4.6.3 绝热剪切模型50-52
  • 4.6.4 有限元网格的局部加密技术52
  • 4.7 切削模拟计算52-53
  • 4.8 仿真模拟结果与分析53-60
  • 4.8.1 切削温度的仿真结果与分析55-58
  • 4.8.2 切削力的仿真结果与分析58-60
  • 4.9 本章小结60-61
  • 第五章 钛合金正交切削试验与验证61-71
  • 5.1 测温原理和方法61-63
  • 5.1.1 人工热电偶测温法61-62
  • 5.1.2 自然热电偶测温法62-63
  • 5.1.3 红外线测温法63
  • 5.2 试验设备和材料63-65
  • 5.3 钛合金正交切削试验65
  • 5.4 试验结果与仿真结果对比分析65-69
  • 5.4.1 切削温度试验结果与仿真结果的对比66-67
  • 5.4.2 切削力试验结果67-68
  • 5.4.3 切削力仿真与试验结果对比68-69
  • 5.5 本章小结69-71
  • 第六章 总结与展望71-73
  • 6.1 本文的主要工作成果71
  • 6.2 展望71-73
  • 参考文献73-76
  • 致谢76-77
  • 攻读硕士期间发表的主要论文77
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