發(fā)布時間：2017-10-18 06:39

  本文關(guān)鍵詞：高速切削鈦合金刀具磨損仿真的研究

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【摘要】：高速切削技術(shù)是以高切削速度、高進給速度、高加工精度為主要特征切削加工技術(shù),是現(xiàn)今切削加工技術(shù)的發(fā)展方向。高速切削技術(shù)不僅在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,在軍工、汽車、模具、機床等行業(yè)尤其需要高速加工。高速切削難加工材料時,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱多,切削層的瞬間溫度較高,因此對刀具的要求比普通切削更為苛刻,刀具壽命更短。研究高速切削加工刀具的失效機理和壽命問題是目前高速切削加工技術(shù)面臨的重要而現(xiàn)實的課題。鈦合金材料被廣泛的應(yīng)用于航空工業(yè)、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域,其優(yōu)良的性能,使其成為重要的結(jié)構(gòu)金屬。然而,鈦合金又是典行的難加工材料,刀具磨損是制約鈦合金切削加工的主要因素。高速切削技術(shù)在鈦合金切削加工中的應(yīng)用,在提供高切削速度、進給速度的同時保證了加工后高的加工精度,然而高速切削加工過程中的刀具磨損極大地增加了加工成本。高速切削鈦合金刀具磨損的研究是一個值得人們關(guān)注的課題。有限元方法在切削加工過程模擬仿真中的應(yīng)用,為刀具磨損的的預測研究提供了基礎(chǔ)。通過定義材料的本構(gòu)模行、刀-屑接觸及摩擦模行、應(yīng)力及溫度場的輸出,切削加工過程仿真可以提供刀具磨損的直接影響因素,通過對刀具磨損形態(tài)及磨損機理的研究選用正確的刀具磨損模行,有限元仿真可以對刀具的磨損進行合理的預測研究。本文通過對刀具磨損仿真技術(shù)的研究,首先,建立了切屑成形仿真模行,并進行了力及熱傳導分析,為之后刀具磨損仿真系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),同時為確定刀具磨損率公式提供了參數(shù)支持;其次,進行了切削加工試驗,對試驗結(jié)果進行分析,得到刀具磨損形態(tài)及磨損機理,進而選擇適合的刀具磨損率模行,通過結(jié)合刀具后刀面的磨損量及切屑成形過程中所獲得的的相關(guān)變量,確定了刀具磨損率公式中的常數(shù);最后,通過子程序的編寫對abaqus軟件進行了二次開發(fā),建立了刀具磨損仿真系統(tǒng)。通過驗證,該系統(tǒng)對刀具后刀面磨損量可以進行良好的預測。
【關(guān)鍵詞】：高速切削 鈦合金 刀具磨損 有限元仿真
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG711
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 高速切削技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 高速切削技術(shù)的特點13-14
• 1.2.2 高速切削技術(shù)現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2.1 國外高速切削加工技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2.2 國內(nèi)高速切削加工技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 鈦合金切削加工刀具磨損研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 高速切削刀具磨損研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 有限元方法在切削加工過程中的應(yīng)用18-21
• 1.6 課題研究的意義及內(nèi)容21-22
• 1.7 本章小結(jié)22-23
• 第2章 高速切削切屑成行過程仿真23-36
• 2.1 ABAQUS軟件介紹23-24
• 2.2 切削過程有限元分析方法24-25
• 2.3 材料本構(gòu)模行的建立25-26
• 2.4 切屑分離準則26-28
• 2.5 刀屑接觸和摩擦模行28
• 2.6 仿真模行的建立28-30
• 2.6.1 切削加工條件29-30
• 2.6.2 切削加工仿真模行30
• 2.7 仿真結(jié)果分析30-33
• 2.7.1 力分析31-32
• 2.7.2 溫度分析32-33
• 2.8 仿真結(jié)果驗證33-35
• 2.8.1 切削力驗證33-34
• 2.8.2 切削溫度驗證34-35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第3章 刀具磨損模行的建立36-48
• 3.1 刀具磨損形態(tài)36-37
• 3.2 刀具磨損機理37-38
• 3.3 刀具磨損模行38-41
• 3.3.1 Usui的磨損率公式39-40
• 3.3.2 Takeyama&Murata的磨損模行40
• 3.3.3 Kannatey-Asibu刀具磨損模行40-41
• 3.4 高速切削鈦合金切削試驗研究41-42
• 3.5 實驗結(jié)果分析42-44
• 3.5.1 試驗刀具磨損形貌42-43
• 3.5.2 刀具磨損機理研究43-44
• 3.5.3 刀具磨損量變化曲線44
• 3.6 刀具磨損模行的建立44-47
• 3.6.1 基于后刀面磨損的磨損率計算方法45-46
• 3.6.2 曲線擬合刀具“差分”磨損模行46-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第4章 刀具磨損仿真48-58
• 4.1 刀具磨損仿真系統(tǒng)概括48
• 4.2 Python語言與ABAQUS的二次開發(fā)48-50
• 4.2.1 Python語言48-49
• 4.2.2 ABAQUS軟件的腳本接口49-50
• 4.2.3 Python語言在ABAQUS二次開發(fā)中的應(yīng)用50
• 4.3 基于Python語言的子程序50-51
• 4.4 磨損率的計算51-52
• 4.5 節(jié)點磨損方向52-54
• 4.5.1 前刀面節(jié)點移動方向53-54
• 4.5.2 后刀面節(jié)點移動方向54
• 4.6 刀具磨損形貌更新54-56
• 4.7 結(jié)果與討論56-57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果66-67
• 致謝67-68

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4 吳廣W

本文編號：1053498