發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 21:53

【摘要】：當(dāng)前,高速內(nèi)冷卻濕式加工已成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向[1]。高速內(nèi)冷濕式的銑孔加工過(guò)程中,切削區(qū)存在非常復(fù)雜的固液混合流體場(chǎng),我們需要對(duì)其更加深入的分析研究。切削液對(duì)銑刀和工件的不斷沖刷以及切削液中含有的第二相固體顆粒對(duì)刀具產(chǎn)生沖擊作用,可能導(dǎo)致刀具表面出現(xiàn)凹坑,產(chǎn)生破壞,從而使得刀具發(fā)生磨損[2]。刀具磨損使得切削力加大,切削溫度升高,導(dǎo)致工件表面粗糙度升高,精度降低,會(huì)使工件的表面質(zhì)量受到一定的影響。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于硬質(zhì)合金立銑刀周?chē)鲌?chǎng)的研究比較單一,未能將切削液、切屑顆粒、刀具旋轉(zhuǎn)共同考慮在內(nèi)。因此本文對(duì)高速內(nèi)冷濕式銑孔加工過(guò)程為研究對(duì)象,建立銑孔加工區(qū)混合流體場(chǎng)模型,探討轉(zhuǎn)速,流體入口速度,切屑顆粒線速度對(duì)刀具的影響。首先,建立立銑刀幾何模型,基于刀具實(shí)際銑孔加工時(shí)周?chē)黧w場(chǎng)情況,建立銑孔加工切削區(qū)混合流體場(chǎng)模型,使用Ansys mesh軟件對(duì)流體場(chǎng)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,加入DPM離散相模型來(lái)對(duì)切屑空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真。其次使用仿真軟件Fluent對(duì)固液混合流體場(chǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算,由于固液二相流是耦合的,我們采用湍流模型和dpm離散相模型進(jìn)行仿真得到混合流體場(chǎng)模型徑向截面壓強(qiáng)云圖、速度矢量圖和切屑粒子壓強(qiáng)圖。通過(guò)混合流體場(chǎng)云圖,可以得知在銑孔時(shí)刀具所承受的壓強(qiáng)差和速度差隨轉(zhuǎn)速增加而增加,壓強(qiáng)最高點(diǎn)產(chǎn)生在前刀面刀尖處,前刀面壓強(qiáng)大于后刀面壓強(qiáng),后刀面會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓,切屑顆粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與刀具表面和工件表面進(jìn)行多次碰撞。再次,討論轉(zhuǎn)速、切削液的入口速度和切屑顆粒的線速度對(duì)混合流體場(chǎng)的影響,分別設(shè)計(jì)單因素仿真實(shí)驗(yàn),建立不同流體場(chǎng)模型,所得仿真結(jié)論如下:(1)10000r/min~50000r/min時(shí)后刀面的負(fù)壓隨轉(zhuǎn)速增加而增加。(2)10000r/min~30000r/min時(shí)負(fù)壓區(qū)慢慢從刀具后刀面靠向孔壁,最大速度在底刃和側(cè)刃。而轉(zhuǎn)速大于35000r/min時(shí)負(fù)壓區(qū)又慢慢靠向刀具后刀面。最大速度出現(xiàn)在正在參與切削的那個(gè)刃容屑槽處。(3)流體入口速度越大后刀面產(chǎn)生負(fù)壓范圍越大。(4)切屑顆粒線速度對(duì)最大負(fù)壓區(qū)相對(duì)于刀具的位置有重要影響。通過(guò)對(duì)切削區(qū)固液混合流場(chǎng)進(jìn)行建模,使用湍流模型為流體相,DPM離散相模型來(lái)加入固體相,以及高速螺旋內(nèi)冷卻銑孔實(shí)驗(yàn)研究,得到了刀具銑孔加工切削區(qū)混合流場(chǎng)的規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：廣東海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG54
【圖文】：

技術(shù)路線圖

設(shè)置合適的邊界條件以便在 Fluent 軟件進(jìn)行仿真計(jì)算分析。2.1 整體式合金立銑刀建模根據(jù)課題需要，本文采用如圖2-1所示的直徑16mm的雙螺旋內(nèi)冷孔平底立銑刀。（a）立銑刀整體結(jié)構(gòu) （b）立銑刀端部圖 2-1 實(shí)驗(yàn)所用的立銑刀本文采用 pro/e 繪圖軟件創(chuàng)建立銑刀三維模型，如圖 2-2 所示。（a）立銑刀模型 （ b）立銑刀模型端部圖 2-2 硬質(zhì)合金立銑刀的模型與平面加工相比，在銑孔或銑槽類(lèi)零件時(shí)，冷卻液流體場(chǎng)會(huì)成為封閉流體場(chǎng)，本文建立流體場(chǎng)模型平底立銑刀螺旋銑孔流場(chǎng)模型，為直徑 16mm 立銑刀加工直徑20mm 深度 20mm 的孔。立銑刀幾何參數(shù)如表 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃曉波;;數(shù)控加工刀具及切削參數(shù)的選用[J];現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化;2015年23期

2 潘俊浩;卓勇;連云崧;張祥雷;;硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化建模研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年10期

3 李敬彬;李根生;黃中偉;宋先知;李奎;;新型旋轉(zhuǎn)射流多孔噴嘴流場(chǎng)的分析[J];流體機(jī)械;2015年07期

4 葉建友;呂彥明;;基于FLUENT的水射流沖擊力影響因素仿真分析[J];電加工與模具;2014年06期

5 溫杰文;熊繼有;梁紅軍;于靜;王國(guó)華;;氣體鉆井牙輪鉆頭井底流場(chǎng)特性分析[J];西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

6 李萍;;車(chē)削加工切屑形狀分析及合理斷屑方法[J];職業(yè);2014年09期

7 王星星;劉志炎;龍偉民;呂登峰;;橢圓底封頭十字形擋板攪拌釜內(nèi)流場(chǎng)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年06期

8 李忠新;黃川;劉延友;;高速切削加工關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向[J];中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào);2014年01期

9 潘傳九;葛文娜;陸曉峰;;基于CFD的攪拌流場(chǎng)模擬及預(yù)測(cè)研究[J];中國(guó)測(cè)試;2012年06期

10 畢學(xué)工;岳銳;周進(jìn)東;楊福;;基于Fluent的攪拌流場(chǎng)模擬研究[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

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1 吉春輝;高速面銑刀氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理的研究[D];山東大學(xué);2013年

2 韓路長(zhǎng);多相反應(yīng)器內(nèi)流體顆粒傳質(zhì)、破裂分散和聚并行為的研究[D];湘潭大學(xué);2010年

3 宋清華;高速銑削穩(wěn)定性及加工精度研究[D];山東大學(xué);2009年

4 姜彬;高速面銑刀切削穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2008年

5 肖繼明;梯度涂層高速鋼刀具切削性能及磨損失效機(jī)理研究[D];西安理工大學(xué);2007年

6 萬(wàn)熠;高速銑削航空鋁合金刀具失效機(jī)理及刀具壽命研究[D];山東大學(xué);2006年

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1 李修近;高速濕式銑削加工切削區(qū)混合流體場(chǎng)研究[D];廣東海洋大學(xué);2016年

2 魏波;高速切削立銑刀溫度場(chǎng)及熱沖擊特性研究[D];廣東海洋大學(xué);2015年

3 魏莉鴻;PDC鉆頭井底流場(chǎng)快速數(shù)值模擬方法研究[D];西南石油大學(xué);2015年

4 伊海洋;不銹鋼材料車(chē)削加工的實(shí)驗(yàn)研究與有限元仿真[D];西南石油大學(xué);2015年

5 秦超;PDC鉆頭多相流流場(chǎng)模擬及應(yīng)用研究[D];西南石油大學(xué);2014年

6 鄒林濤;低溫MQL流體動(dòng)力學(xué)分析及冷卻潤(rùn)滑性能研究[D];山東大學(xué);2013年

7 程歡歡;不銹鋼銑削加工刀具磨損有限元分析與刀具壽命預(yù)測(cè)[D];大連理工大學(xué);2012年

8 戴成秋;高速銑削加工監(jiān)控及仿真技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2012年

9 侯德舉;粒子沖擊鉆井井底流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

10 何洲;攪拌器內(nèi)部流場(chǎng)特征的數(shù)值模擬研究[D];華東理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2732147