三维通穿槽对切削温度影响的有限元仿真研究

发布时间：2017-07-29 13:23

  本文关键词：三维通穿槽对切削温度影响的有限元仿真研究

  更多相关文章： 有限元 通穿槽 DEFORM 3D 切削温度

【摘要】：切削温度对于切削加工而言,是切削过程中一个非常重要的因素。切削过程中产生的切削热影响着刀具磨损状态。直接或间接的影响刀具寿命及工件的加工质量。因此,研究切削区域的温度分布情况,并了解切削温度受切削条件的影响就显得非常重要。目前,对切削温度的仿真研究基本上是二维切削仿真研究,较三维仿真相比,误差较大。另外,断屑槽对切削温度影响的相关研究基本没有。本篇基于DEFORM 3D有限元方法,对金属切削区域温度及温度场的分布进行三维模拟仿真研究。分析验证了切削速度、背吃刀量、进给率对切削区域温度及温度场分布的影响；研究了圆弧通穿槽对切削温度及温度场的影响；分析了相同切削条件下无槽与通穿槽的刀具和工件温度及温度分布情况,得出了二者的温度对比曲线。结果表明：对刀具而言,采用通穿槽刀具切削时,可以有效的降低刀具切削温度并改善高温分布情况。对工件而言,在一定的切削速度下,采用通穿槽刀具切削时,工件的切削温度同样有一定地降低。这些结果对研究设计刀具断屑槽及设定槽型刀具的切削参数具有重要的参考意义。这样可以使断屑槽既有利于断屑,又可以有效的降低切削区域的温度,改善刀具高温分布情况。这种预测“试验”的有限元仿真方法,可以减少多次重复的切削实验,降低成本、耗材及研究时间,有效的提高了生产加工效率与效益。
【关键词】：有限元 通穿槽 DEFORM 3D 切削温度
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 断屑槽的作用及研究意义10
• 1.3 金属切削温度及温度场的国内外研究及发展现状10-12
• 1.3.1 切削温度的国内外研究及发展现状10-11
• 1.3.2 切削温度场模型建立的研究及发展现状11-12
• 1.4 有限元仿真在切削过程中的应用研究现状12-14
• 1.4.1 有限元仿真的价值和意义12-13
• 1.4.2 有限元法在切削温度研究中的应用13
• 1.4.3 DEFORM 3D发展及应用状况13-14
• 1.5 课题研究的意义14-15
• 1.6 研究课题的目的15
• 1.7 课题的研究内容15-17
• 第2章 切削温度理论及有限元法应用研究17-30
• 2.1 切削基本原理17-21
• 2.1.1 切削变形研究17
• 2.1.2 金属切削过程的本质17-18
• 2.1.3 金属切削过程变形区的划分18-21
• 2.2 切削过程的温度研究与分析21-26
• 2.2.1 切削热的产生极其传输21-22
• 2.2.2 温度分布传热学模型22-26
• 2.3 有限元法于金属切削温度场的应用研究26-29
• 2.3.1 有限元方法理论基础与主要步骤26-28
• 2.3.2 计算机软件开展有限元分析原理28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 基于DEFORM 3D金属切削三维有限元仿真模型建立研究30-48
• 3.1 DEFORM 3D有限元软件简介30-31
• 3.2 温度场有限元计算方法研究31-37
• 3.2.1 加权余量法31-33
• 3.2.2 非稳态温度场有限元法33-37
• 3.3 技术条件设置37-39
• 3.3.1 摩擦条件37-38
• 3.3.2 处理边界条件38-39
• 3.3.3 网格的重划分39
• 3.4 基于DEFORM 3D金属切削前处理过程39-45
• 3.4.1 设置工件条件39-41
• 3.4.2 切削刀具的设定及网格划分41-43
• 3.4.3 设置工件43-44
• 3.4.4 检查并修改设置结果44-45
• 3.5 DEFORM 3D模拟运行及计算45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 数据模拟与分析48-65
• 4.1 普通三角形无槽刀具数据模拟及分析48-55
• 4.1.1 切削速度对温度场分布的影响分析48-50
• 4.1.2 背吃刀量对切削温度及分布的影响分析50-52
• 4.1.3 进给率对切削温度及分布的影响分析52-55
• 4.2 通穿槽刀具切削过程数据模拟及分析55-58
• 4.2.1 通穿槽刀具温度及温度场研究分析56-57
• 4.2.2 通穿槽刀具切削过程工件温度及温度场研究分析57-58
• 4.3 切削温度及温度场分布受通穿槽影响的研究与分析58-64
• 4.3.1 刀具温度场研究与分析58-62
• 4.3.2 工件温度场研究与分析62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 实验验证65-70
• 5.1 切削温度的测量方法65-67
• 5.1.1 刀具工件热电偶法65-67
• 5.1.2 热辐射法67
• 5.1.3 金相组织法67
• 5.1.4 扫描电镜观测法67
• 5.2 实验和模拟对比分析67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文76

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