基于AdvantEdge的攻丝数值模拟及切削试验研究

发布时间：2018-05-16 18:13

本文选题：高速钢丝锥 + 参数化建模　；参考：《太原科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：高速钢丝锥是内螺纹加工中普遍使用的一种刀具,由于攻丝过程处于半封闭或封闭的狭小空间之中,严苛的工作条件导致了丝锥常常出现崩刃甚至断裂的失效现象。随着近几年航空航天及汽车等领域中新材料的广泛使用,丝锥切削效率低下、寿命较低等问题日渐加重,主要表现在不合理的切削参数及切削环境导致攻丝扭矩较大,切削温度较高等情况,因此确定丝锥的寿命可靠性对自动化加工有着十分重要的意义。随着切削仿真技术的不断发展,采用有限元法对攻丝过程进行仿真分析,不但能够获得更为全面的刀具切削信息,同时也能够降低试验费用获得较为准确的试验结果。本文通过丝锥切削仿真与试验相结合的方法对攻丝过程进行研究,获取丝锥在进行两种常用难加工材料螺纹孔攻制时的切削性能及刀具耐用度信息,从而优化切削参数,以达到最优的刀具耐用度及最佳的切削性能。本文在国家自然基金(51275333)的资助下,以M8丝锥加工316L奥氏体不锈钢及H13热作模具钢为研究对象,使用三维建模软件建立常用丝锥的参数化模型,通过金属切削仿真软件AdvantEdge对所建的丝锥进行攻丝过程的数值模拟,同时借助丝锥扭矩试验及切削试验获取丝锥寿命与攻丝扭矩间的关系。通过对丝锥加工过程中不同评价指标的分析进一步优化攻丝过程的切削参数。论文的主要研究内容为:(1)丝锥参数化建模。通过不同丝锥的结构特征分析,建立标准丝锥各个特征体数学模型。借助三维建模软件Pro/E中的参数化模块建立普通直槽丝锥、螺旋槽丝锥及螺尖丝锥的参数化模型。(2)攻丝物理模型的建立。通过AdvantEdge软件建立攻丝仿真的三维切削模型,完成仿真过程中的刀具、工件及切削参数的定义,通过仿真试验获得了不同切削参数下直槽丝锥、螺旋槽丝锥及螺尖丝锥攻制316L不锈钢时的最大扭矩、最大轴向力以及切削过程中刀尖温度大小,对攻丝过程中扭矩变化情况进行分析对比,获取丝锥攻制316L不锈钢时的最优工艺参数。(3)刀具磨损量及攻丝扭矩试验研究。以316L奥氏体不锈钢及H13热作模具钢为加工对象,使用直槽丝锥、螺旋槽丝锥及螺尖丝锥分别对两种材料进行攻丝扭矩和寿命试验,通过切削扭矩测量验证所建立切削模型的可靠性,获取不同切削参数下丝锥的磨损量大小以及全生命周期内扭矩值的变化规律,通过对扭矩大小的测量以及扭矩的变化规律分析,为丝锥磨损量的预判及在线监测提供数据支持。(4)丝锥耐用度及磨损曲线绘制。通过不同切削参数下的攻丝实验,使用工具显微镜对丝锥后刀面磨损量进行测量和对比分析,研究丝锥后刀面磨损的变化规律,绘制磨损曲线并求解出丝锥的耐用度公式。对H13热作模具钢螺纹孔加工时的切削参数进行优化,改善丝锥的寿命,提高生产率。
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【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG62

【参考文献】