本文關鍵詞：納米切削單晶銅工件溫度影響因素仿真分析

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【摘要】：納米切削加工技術作為超精密加工領域的關鍵技術之一,能夠獲得具有高精度和高表面質(zhì)量的零件。在納米加工實驗中,材料的去除量僅僅在幾十個納米的范圍內(nèi),導致工件內(nèi)部粒子運動狀態(tài)和缺陷演變不能動態(tài)觀察與人為控制。在納米加工仿真研究領域,國內(nèi)外學者的研究主要集中在晶向、加工參數(shù)、刀具幾何形狀等因素對材料變形規(guī)律和去除機理的影響,而關于納米加工過程中工件溫度的影響因素及規(guī)律研究較少,工件溫度對產(chǎn)品加工精度與表面質(zhì)量的提高起到關鍵的作用。針對上述存在問題,本文采用分子動力學仿真方法進行單晶銅納米切削仿真研究,重點分析單晶銅材料納米加工中工件溫度的影響因素及規(guī)律,研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分:首先,構建分子動力學仿真環(huán)境,基于lammps語言編寫具有固定層、恒溫層和牛頓層的單晶銅納米切削模型代碼以及具有前角、后角和刀尖圓弧半徑的金剛石刀具模型代碼。針對加工對象選擇合適的勢函數(shù),針對研究對象所處的真實環(huán)境,選擇與之對應的系綜,為了降低分子動力學仿真中存在的尺寸效應,對仿真模型施加周期性邊界條件。其次,分析材料的去除過程、表面形成過程以及弛豫過程中的系統(tǒng)溫度和勢能變化,通過仿真程序設置不同的晶向、切削速度、切削深度、刀具前角和刀尖圓弧半徑,利用Atomeye可視化軟件,從切削力、切屑變形和工件內(nèi)部位錯運動等方面分析晶向、加工參數(shù)和刀具幾何形狀對納米切削中工件溫度的影響規(guī)律。最后,對比無孔結構和有孔結構對納米切削中工件溫度的影響,通過仿真程序設置不同的孔結構數(shù)量和尺寸,從切削力和工件內(nèi)部位錯運動等方面分析孔結構數(shù)量和尺寸大小對納米切削中工件溫度的影響規(guī)律。通過本文的研究,發(fā)現(xiàn)晶向?qū)ぜ骄鶞囟扔幸欢ǖ挠绊?隨著切削速度、切削深度、負前角和刀尖圓弧半徑的變大,工件平均溫度升高;隨著正前角、孔結構數(shù)量和尺寸的增大,工件平均溫度降低。本文的研究結果對于納米切削過程中工件溫度的影響規(guī)律具有一定的理論指導意義。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG506

【參考文獻】

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本文編號：1149312