金属切削过程仿真及其在断屑槽性能研究中的应用

发布时间：2017-05-26 22:12

  本文关键词：金属切削过程仿真及其在断屑槽性能研究中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文在研究了金属切削原理和有限元理论的基础上，借鉴前人在二维切削仿真研究中的成果与结论，选择了基于等效塑性应变的切屑分离准则，建立了有限元分析模型，利用商业化的有限元分析软件进行了求解运算，动态模拟了三维状态的金属切削过程。本文具体研究内容如下： 1、建立了二维切削加工有限元分析模型，，进行了仿真实验。对金属切削过程中应力场、应变场的变化及其规律作了定性分析。给出了应力、应变等值线图，观察了切削过程中各主要变形区位置和剪切带形成过程。仿真结果验证了随刀具前角增大，剪切角相应增大。 2、建立了斜角切削加工有限元分析模型，进行了仿真实验。通过提取切屑模型的关键线进行测量，得到了切削过程中切屑流屑角、上卷半径和侧卷半径的数值；验证了流屑角和刀具刃倾角总是近似相等的斯坦布勒实验法则；并实现了利用有限元仿真对切屑形态与受阻运动趋势的预测。 3、建立了三维切削加工有限元分析模型，进行了仿真实验。研究了切削力变化规律和切屑成形过程。仿真得到了不同切削用量下的切削力数值，为切削工艺研究及刀具设计提供了有用数据。通过和切削试验结果进行对比分析，验证了仿真结果的准确性，证明了仿真模型的有效性。 4、为了将该仿真模型应用于刀具断屑槽形的设计与优化，本文通过改变全圆弧槽形刀具几何参数进行了一系列仿真实验，完成了对该种槽形流屑、卷屑性能的定性研究，得到了一些有意义的结论。 5、开发了金属切削过程仿真分析的集成软件。工艺人员通过软件友好的人机界面，可以完成相应条件下的程序编写，计算分析，数据处理及结果演示。软件操作方便，运行可靠。
【关键词】：金属切削 有限元法 仿真 断屑槽
【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】：2004
【分类号】：TG506
【目录】：

• 第一章 绪论8-13
• 1.1 刀具研制方法的现状与发展8-9
• 1.2 金属切削过程仿真9-10
• 1.3 有限单元方法(FEM)10-11
• 1.4 基于FEM的切削仿真的研究概况11-12
• 1.5 本文主要工作12-13
• 第二章 金属切削理论13-20
• 2.1 切屑的卷曲形式13
• 2.2 切屑的运动规律13-17
• 2.2.1 自然切屑(无引导自由切屑)的运动13-16
• 2.2.2 有引导自由切屑的运动16
• 2.2.3 受阻切屑的运动16-17
• 2.3 切屑形态参数的计算17-20
• 2.3.1 上卷半径的计算17-18
• 2.3.2 侧卷半径的计算18-19
• 2.3.3 流屑角的计算19-20
• 第三章 有限单元理论与仿真系统的建立20-30
• 3.1 有限单元理论20-25
• 3.1.1 基本思想20-21
• 3.1.2 运动平衡方程21-22
• 3.1.3 显式中心差分算法22-23
• 3.1.4 有限元法的前后处理23-25
• 3.2 仿真系统的建立25-30
• 3.2.1 关键技术的处理25-28
• 3.2.2 建立仿真系统的软件平台28-30
• 第四章 仿真分析与结果验证30-52
• 4.1 二维切削仿真30-37
• 4.1.1 模型的建立31
• 4.1.2 分析计算31-33
• 4.1.3 结果分析33-34
• 4.1.4 剪切角理论的仿真研究34-35
• 4.1.5 二维全圆弧槽形刀具35-37
• 4.2 斜角切削仿真37-43
• 4.2.1 模型的建立37-38
• 4.2.2 分析计算38-40
• 4.2.3 结果分析40-42
• 4.2.4 三维全圆弧槽形刀具42-43
• 4.3 三维切削仿真43-52
• 4.3.1 模型的建立43-45
• 4.3.2 分析计算45-46
• 4.3.3 结果分析46-47
• 4.3.4 切削力变化规律的仿真研究与实验验证47-50
• 4.3.5 特殊情况50-52
• 第五章 金属切削过程仿真分析软件开发52-59
• 5.1 软件开发平台52
• 5.2 软件的总体设计52-54
• 5.3 软件的使用说明及功能展示54-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 本文的主要结论59
• 6.2 工作的完善与展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 覃孟扬;基于预应力切削的加工表面残余应力控制研究[D];华南理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张琳;导电加热切削有限元模拟及实验研究[D];大连理工大学;2010年

2 李冬颖;螺旋锥齿轮铣刀结构设计及其铣削加工过程的仿真分析[D];吉林大学;2011年

3 蒋钰钢;高速切削加工过程有限元仿真研究[D];山东大学;2011年

4 张廷梁;切削—挤压成形过程仿真及可视化编程[D];西安理工大学;2006年

5 刘新胜;精车不锈钢可转位刀片三维断屑槽槽型研究[D];昆明理工大学;2006年

6 宋健平;基于J2EE的金属切削数据库系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2006年

7 杨建宇;小尺寸内球面高精度车削工艺研究[D];东北大学;2006年

8 杜俊玮;基于刀具涂层改性的切削过程三维数值模拟技术研究[D];华北电力大学（北京）;2007年

9 刘胜;钛合金正交切削的温度场和切削力仿真与试验研究[D];南京航空航天大学;2007年

10 亓婷;微织构自润滑刀具的结构设计研究[D];山东大学;2012年

  本文关键词：金属切削过程仿真及其在断屑槽性能研究中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：398245