用于高强度钢加工的钻头结构参数优化
发布时间：2021-06-22 10:09
目前,由于高强度钢材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、超高强度等优点被广泛应用于航空航天、化工及兵器等各个工业领域,但也存在切削加工难的问题,使其加工效率比较低下,加工成本较大。在生产实践中,钻削是十分常见的高强度钢钻孔加工方法。因此,优化钻头结构参数对钻头加工高强度钢的钻削性能发挥着积极重要的作用,对提高高强度钢钻削加工效率具有重要的意义。本课题通过分析整体硬质合金钻头的基本特征,并就其几何结构参数对钻削性能的影响和合理选取的重要性进行理论分析研究,结合ANCA五轴数控磨床的磨削加工原理,利用SolidWorks软件完成整体硬质合金钻头的三维建模。实际金属钻削加工过程中,切削力、切屑形态和刀具磨损是反映切削过程的主要指标,特别是切削力（轴向力和扭矩）,其代表性更强。因此,本课题以有限元理论为基础,通过正交实验法合理分配整体硬质合金钻头几何结构参数（螺旋角、横刃斜角及顶角）,采用有限元软件Deform-3D对整体硬质合金钻头钻削20CrNiMo高强度钢过程进行仿真模拟,并就其模拟过程中进行关键步骤的设定,包括工艺参数的设置、钻头模型的导入、模型大小及材料属性的定义、边界条件的定义约束及网格...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硬质合金钻头
颈部：颈部是工作部分和柄部之间的过渡部分，这部分在外形上不一定看得见，但在能上是存在的，磨柄部时方便退砂轮之用，也是钻头打标记的地方。考虑到方便钻头制方面，因此，直柄钻头一般不设计颈部。工作部分：工作部分又分为由带切削刃的锥形切削部分和带有螺旋棱带的导向部分。削部分主要参与切削工作，而当切削部分切入工作孔后导向部分则主要起到导向作用，时也属于切削部分的备磨部分。为了考虑钻头钻削时的刚度和强度，钻芯直径被设计为柄部方向不断递增，钻芯直径的递增量按每 100mm 长度上增加 1.4~2mm。（a） 普通钻头
图 2.5 毛坯体建模特征槽的创建其实就是钻头的前刀面，主切削刃是由螺旋槽和后刀面交线形成的槽和副后刀面交线形成的，可见，螺旋槽是形成其它几何结构参数主切削刃的形状。螺旋槽是切屑排出的主要通道，它的大小和形状要影响作用，它的形状和大小同时还影响着钻头的刚度和强度，若时会导致钻头直接折断。因此建立螺旋槽特征比较重要，之后所有槽的基础之上完成。主要分为以下几个步骤：建立螺旋刃线、建立螺特征、建立螺旋槽收尾路径。立螺旋刃线刃线的建立过程中，需要在毛坯体上生成螺旋线，通过点击插入命令旋线，在弹出对话框中，由高度和螺距确定螺旋槽的长度和螺旋角的螺旋槽轮廓草图扫描切除的路线，如图 2.6 和图 2.7 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钻削铝合金薄板过程中工艺参数对切屑与制孔形貌特征影响分析[J]. 向胜华. 制造技术与机床. 2017(11)
[2]基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真[J]. 柳柏魁,林正英. 工具技术. 2015(07)
[3]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[4]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
[5]高强度钢材质零件深孔加工探讨[J]. 李万民. 河南科技. 2013(23)
[6]金属切削过程有限元仿真技术研究[J]. 徐看,黄艳玲,吕彦明. 工具技术. 2013(11)
[7]ANSYS软件在结构模态分析中的应用[J]. 王宇,刘凯,林永龙. 机电工程技术. 2013(09)
[8]基于DEFORM-3D的小深孔钻削模拟研究[J]. 沈兴全,张利新. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]基于正交试验的麻花钻钻削钛合金的刃磨参数选择[J]. 张利新,沈兴全,张晓,朱红霞. 现代制造工程. 2013(06)
[10]基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析[J]. 温芳,张冰川. 装备制造技术. 2013(05)
硕士论文
[1]微织构麻花钻的设计制备及钻削性能研究[D]. 高焕焕.山东大学 2015
[2]基于DEFORM-3D的抛物线槽型深孔钻钻削性能研究[D]. 金婷婷.南昌大学 2014
[3]硬质合金钻头槽型分类及其性能的实验研究[D]. 丁百禄.大连工业大学 2013
[4]基于有限元钻削过程仿真的加工参数智能优化策略[D]. 郭辉.湘潭大学 2012
[5]SiCp/Al复合材料高效精密钻削机理研究[D]. 白大山.沈阳理工大学 2012
[6]电机加工专用设备分度机构研究[D]. 安聪锋.青岛科技大学 2011
[7]螺旋槽刀具切削过程仿真及刀体结构优化研究[D]. 方川.湖南大学 2011
[8]整体硬质合金麻花钻常用槽型性能实验研究[D]. 汲宏剑.大连工业大学 2011
[9]基于有限元法的钻削力预报研究[D]. 侯恩光.西华大学 2010
[10]硬质合金群钻钻削ZGMn13高锰钢的实验研究[D]. 席岩.大连交通大学 2009
本文编号：3242649
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硬质合金钻头
颈部：颈部是工作部分和柄部之间的过渡部分，这部分在外形上不一定看得见，但在能上是存在的，磨柄部时方便退砂轮之用，也是钻头打标记的地方。考虑到方便钻头制方面，因此，直柄钻头一般不设计颈部。工作部分：工作部分又分为由带切削刃的锥形切削部分和带有螺旋棱带的导向部分。削部分主要参与切削工作，而当切削部分切入工作孔后导向部分则主要起到导向作用，时也属于切削部分的备磨部分。为了考虑钻头钻削时的刚度和强度，钻芯直径被设计为柄部方向不断递增，钻芯直径的递增量按每 100mm 长度上增加 1.4~2mm。（a） 普通钻头
图 2.5 毛坯体建模特征槽的创建其实就是钻头的前刀面，主切削刃是由螺旋槽和后刀面交线形成的槽和副后刀面交线形成的，可见，螺旋槽是形成其它几何结构参数主切削刃的形状。螺旋槽是切屑排出的主要通道，它的大小和形状要影响作用，它的形状和大小同时还影响着钻头的刚度和强度，若时会导致钻头直接折断。因此建立螺旋槽特征比较重要，之后所有槽的基础之上完成。主要分为以下几个步骤：建立螺旋刃线、建立螺特征、建立螺旋槽收尾路径。立螺旋刃线刃线的建立过程中，需要在毛坯体上生成螺旋线，通过点击插入命令旋线，在弹出对话框中，由高度和螺距确定螺旋槽的长度和螺旋角的螺旋槽轮廓草图扫描切除的路线，如图 2.6 和图 2.7 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钻削铝合金薄板过程中工艺参数对切屑与制孔形貌特征影响分析[J]. 向胜华. 制造技术与机床. 2017(11)
[2]基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真[J]. 柳柏魁,林正英. 工具技术. 2015(07)
[3]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[4]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
[5]高强度钢材质零件深孔加工探讨[J]. 李万民. 河南科技. 2013(23)
[6]金属切削过程有限元仿真技术研究[J]. 徐看,黄艳玲,吕彦明. 工具技术. 2013(11)
[7]ANSYS软件在结构模态分析中的应用[J]. 王宇,刘凯,林永龙. 机电工程技术. 2013(09)
[8]基于DEFORM-3D的小深孔钻削模拟研究[J]. 沈兴全,张利新. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]基于正交试验的麻花钻钻削钛合金的刃磨参数选择[J]. 张利新,沈兴全,张晓,朱红霞. 现代制造工程. 2013(06)
[10]基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析[J]. 温芳,张冰川. 装备制造技术. 2013(05)
硕士论文
[1]微织构麻花钻的设计制备及钻削性能研究[D]. 高焕焕.山东大学 2015
[2]基于DEFORM-3D的抛物线槽型深孔钻钻削性能研究[D]. 金婷婷.南昌大学 2014
[3]硬质合金钻头槽型分类及其性能的实验研究[D]. 丁百禄.大连工业大学 2013
[4]基于有限元钻削过程仿真的加工参数智能优化策略[D]. 郭辉.湘潭大学 2012
[5]SiCp/Al复合材料高效精密钻削机理研究[D]. 白大山.沈阳理工大学 2012
[6]电机加工专用设备分度机构研究[D]. 安聪锋.青岛科技大学 2011
[7]螺旋槽刀具切削过程仿真及刀体结构优化研究[D]. 方川.湖南大学 2011
[8]整体硬质合金麻花钻常用槽型性能实验研究[D]. 汲宏剑.大连工业大学 2011
[9]基于有限元法的钻削力预报研究[D]. 侯恩光.西华大学 2010
[10]硬质合金群钻钻削ZGMn13高锰钢的实验研究[D]. 席岩.大连交通大学 2009
本文编号：3242649
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