内冷式车刀的结构优化与实验研究

发布时间：2024-12-19 02:30

　　本论文以降低车削温度、减小车刀变形和折断切屑为目的,对车刀结构进行优化设计,主要研究内容包括以下几个方面:(1)设计改进刀具结构。首先,对刀具进行三维建模。然后用有限元软件进行仿真分析,不断优化改进。最终,设计刀片上的高压射流孔径为1mm时满足强度要求。(2)研究分析刀具的应力场和温度场。对优化前和优化后的车刀的应力场和温度场进行有限元仿真分析。对于车刀应力场,与优化前的车刀相比,优化后的内冷式车刀的应力有所增加,但是幅度不大,几乎可以忽略不计。对于温度场,与优化前的车刀相比,优化后的内冷式车刀大幅度降低。并且随着切削用量的增大,切削温度上升幅度大幅度地降低。最后,又仿真分析了考虑切削热影响条件下的应力场。仿真结果表明:优化后的内冷式车刀的耦合应力场要小于优化前车刀的耦合应力场。(3)研究分析了刀具的变形情况。对车刀的受力变形、受热变形以及耦合变形分别进行了研究。在受力变形方面,与优化前的车刀相比,优化后的车刀的变形量稍微有所增加,但是几乎可以忽略不计。在受热变形方面,与优化前的车刀相比,优化后的内冷式车刀的变形量大幅度地降低;并且随着进给量的增大,变形量增幅不大。在热固耦合方面,与优化...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 外圆车刀
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 刀具应力场的研究现状
        1.3.2 刀具温度场的研究现状
        1.3.3 刀具变形的研究
        1.3.4 断屑机理的研究
    1.4 本课题研究的主要内容和目标
第二章 COMSOL有限元分析刀具应力场和温度场
    2.1 COMSOL软件简介
    2.2 金属切削刀具的切削力
        2.2.1 刀具力学模型的建立
        2.2.2 材料和方法
        2.2.3 切削力的计算
    2.3 温度场分析
    2.4 应力温度场耦合分析
        2.4.1 优化前金属切削刀具的热应力分析
        2.4.2 优化后的金属切削刀具的热应力分析
    2.5 本章小结
第三章 COMSOL有限元分析刀具变形
    3.1 刀具变形分析
        3.1.1 刀具的受力变形
        3.1.2 刀具的受热变形
        3.1.3 刀具的热固耦合变形
    3.2 内冷式车刀变形分析
        3.2.1 内冷式车刀的受力变形
        3.2.2 内冷式车刀的受热变形
        3.2.3 内冷式车刀的热固耦合变形
    3.3 优化前和优化后车刀的对比分析
        3.3.1 优化前和优化后车刀的受力变形分析
        3.3.2 优化前和优化后车刀的热变形分析
        3.3.3 优化前和优化后车刀的热固变形分析
    3.4 本章小结
第四章 切削变形理论分析
    4.1 金属切削变形
    4.2 切削变形区的划分以及各切削变形区的变形规律
    4.3 切削过程中的三个变形区
    4.4 切屑的种类
    4.5 切屑的卷曲
    4.6 切屑的折断
    4.7 DEFORM对金属切屑变形的有限元仿真分析
        4.7.1 DEFORM软件简介
        4.7.2 二维模型切削仿真分析
        4.7.3 三维模型切削仿真分析
    4.8 本章小结
第五章 金属切屑断屑的实验研究
    5.1 实验系统的组成
    5.2 实验系统的工作原理
    5.3 实验材料与实验方案
        5.3.1 铝材料的切削加工实验
        5.3.2 45号钢的切削加工实验
        5.3.3 不锈钢的切削加工实验
    5.4 加工后的零件表面粗糙度的对比分析
        5.4.1 测量方法
        5.4.2 测量方案
        5.4.3 金属铝的粗糙度对比分析
        5.4.4 45钢的粗糙度对比分析
        5.4.5 不锈钢的粗糙度对比分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：4017513