本文關(guān)鍵詞：高速鋼絲錐攻絲過(guò)程的數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：絲錐,是一種常用加工內(nèi)螺紋刀具,攻絲加工是一種半封閉加工,攻絲加工條件惡劣,切削效率低下。主要表現(xiàn)有不合理的切削條件使扭矩及軸向切削力增大,切削溫度升高,造成絲錐粘屑、崩刃、折斷等后果。近年來(lái),在高速鋼絲錐攻絲工藝上采用改變幾何參數(shù)、切削參數(shù)和選用優(yōu)質(zhì)加工材料等方法,業(yè)內(nèi)已經(jīng)展開(kāi)了深入研究。在我國(guó),對(duì)高速鋼絲錐攻絲工藝的研究起步較晚,因此,為有效的節(jié)省大量時(shí)間與成本,選擇對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬有著廣泛的發(fā)展前景,并已成為必然所趨。但是由于仿真與真實(shí)試驗(yàn)之間的修正不易實(shí)現(xiàn),故對(duì)高速鋼絲錐攻絲工藝選擇有限元的分析方法,其發(fā)展仍舊較為緩慢。本文以高速鋼絲錐攻絲工藝過(guò)程為研究對(duì)象,以減小絲錐攻絲過(guò)程的扭矩和軸向切削力、降低切削溫度為目標(biāo),來(lái)實(shí)現(xiàn)降低高速鋼絲錐攻絲成本、改善高速鋼絲錐攻絲效果的目的。利用Pro/E的建模功能對(duì)絲錐進(jìn)行目標(biāo)性建模,結(jié)合熱效應(yīng)、運(yùn)動(dòng)方程、子循環(huán)、刀屑接觸等相關(guān)基本理論以及AdvantEdge FEM軟件的3D模擬攻絲工藝的功能,對(duì)高速鋼絲錐攻絲過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。本文分析的絲錐材料為含鉆高速鋼HSS/Co-M35,被加工材料選擇H13熱作模具鋼及Ti-6A1-4V鈦合金,工件尺寸(長(zhǎng)×寬×高：20×20×10mm),論文的主要研究?jī)?nèi)容有：(1)基于Pro/E軟件對(duì)絲錐進(jìn)行三維建模,并通過(guò)改變絲錐的幾何參數(shù)(前、后角)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(刃口鈍化半徑)等進(jìn)行建模；(2)根據(jù)熱效應(yīng)、運(yùn)動(dòng)方程、子循環(huán)、刀屑接觸等基本理論,對(duì)絲錐攻絲工藝的數(shù)值模擬進(jìn)行工件定義、刀具定義、切削參數(shù)定義等仿真設(shè)置(包括從Pro/E中導(dǎo)入絲錐模型),并對(duì)絲錐和工件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,通過(guò)試驗(yàn)獲得的扭矩值及切屑驗(yàn)證模型的可用性；(3)利用AdvantEdge FEM軟件,建立含鈷高速鋼絲錐攻Ti-6A1-4V鈦合金的切削力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并分析不同參數(shù)對(duì)其三向切削力的影響規(guī)律；對(duì)攻三種材料(A12024-T4鋁合金、H13熱作模具鋼和Ti-6A1-4V鈦合金)時(shí)軸向切削力和扭矩最大值進(jìn)行對(duì)比研究；(4)對(duì)含鈷高速鋼絲錐攻Ti-6A1-4V鈦合金過(guò)程中的切削區(qū)域及絲錐前、后刀面的切削溫度分布云圖進(jìn)行研究,并建立后刀面上切削溫度沿切削刃分布?xì)v程曲線(xiàn)；對(duì)絲錐刃口鈍化前后和其取不同后角時(shí)的刀具溫度峰值進(jìn)行對(duì)比分析；采用多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了絲錐全生命周期多類(lèi)型參數(shù)即絲錐前、后角(刀具設(shè)計(jì)參數(shù))、刃口鈍化半徑(刀具制造參數(shù))、主軸轉(zhuǎn)速(刀具使用參數(shù))對(duì)攻絲綜合性能(將扭矩Tmax、軸向切削力Fzmax和切削溫度tmax三項(xiàng)攻絲性能指標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一綜合切削性能指標(biāo)y1*)的影響。本課題的研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助,項(xiàng)目編號(hào)：51275333；
【關(guān)鍵詞】：HSS/Co-M35含鈷高速鋼絲錐 Ti-6Al-4V鈦合金 多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) AdvantEdge FEM
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG62
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 高速鋼絲錐簡(jiǎn)介12-13
• 1.2.1 普通高速鋼絲錐的特點(diǎn)12
• 1.2.2 含鈷高速鋼絲錐的特點(diǎn)12-13
• 1.3 切削加工仿真的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排14-17
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4.2 論文章節(jié)安排15-17
• 第二章 工件材料的選用及試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)17-27
• 2.1 工件材料的選用17-18
• 2.1.1 H13熱作模具鋼簡(jiǎn)介17
• 2.1.2 鈦合金發(fā)展簡(jiǎn)介17-18
• 2.1.3 Ti-6Al-4V鈦合金性能特征及其用途18
• 2.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介18-19
• 2.2.2 多指標(biāo)試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介19-20
• 2.3 攻絲設(shè)備及測(cè)力儀簡(jiǎn)介20-25
• 2.3.1 攻絲設(shè)備的分類(lèi)與選擇20-23
• 2.3.2 試驗(yàn)用測(cè)力儀及其工作原理簡(jiǎn)介23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 基于AdvantEdge FEM的攻絲建模及其可行性驗(yàn)證27-47
• 3.1 數(shù)值模擬相關(guān)理論27-30
• 3.1.1 運(yùn)動(dòng)方程理論27
• 3.1.2 子循環(huán)理論27-29
• 3.1.3 刀屑接觸基本原理29-30
• 3.1.4 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)30
• 3.2 絲錐三維幾何模型建模30-35
• 3.2.1 絲錐基本尺寸的選定30-31
• 3.2.2 M8普通螺紋用三槽絲錐(粗牙)三維模型的建立31-35
• 3.3 基于AdvantEdge FEM的物理建模35-39
• 3.3.1 工藝定義35-36
• 3.3.2 工件定義36-37
• 3.3.3 刀具定義37
• 3.3.4 切削參數(shù)定義37-38
• 3.3.5 仿真選項(xiàng)定義38-39
• 3.4 數(shù)值模擬模型的可行性驗(yàn)證39-44
• 3.4.1 攻絲扭矩仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證40-41
• 3.4.2 切屑驗(yàn)證41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-47
• 第四章 絲錐切削力及扭矩的仿真研究47-57
• 4.1 攻絲切削力47-48
• 4.1.1 攻絲切削力來(lái)源47
• 4.1.2 攻絲切削力及其分解47-48
• 4.2 切削力的經(jīng)驗(yàn)公式48-49
• 4.3 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)方案49-50
• 4.3.1 攻絲試驗(yàn)條件49
• 4.3.2 攻絲試驗(yàn)方案49-50
• 4.4 仿真試驗(yàn)結(jié)果分析50-54
• 4.4.1 切削力及攻絲扭矩仿真試驗(yàn)結(jié)果50-51
• 4.4.2 切削力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>51-52
• 4.4.3 仿真試驗(yàn)結(jié)果直觀(guān)分析52-54
• 4.5 不同材料軸向切削力與扭矩的對(duì)比分析54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 切削溫度的仿真研究57-67
• 5.1 切削區(qū)域溫度仿真57-58
• 5.2 前后刀面溫度分布58-61
• 5.2.1 前刀面溫度分布58-59
• 5.2.2 后刀面溫度分布59-61
• 5.3 刃口鈍化前后切削溫度仿真對(duì)比61-62
• 5.4 絲錐取不同后角的對(duì)比分析62-63
• 5.5 絲錐攻Ti-6Al-4V鈦合金的多指標(biāo)試驗(yàn)研究63-65
• 5.5.1 試驗(yàn)攻絲參數(shù)及切削性能指標(biāo)的選取63-64
• 5.5.2 多指標(biāo)正交試驗(yàn)結(jié)果分析64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 李偉青;;擠壓絲錐攻絲的應(yīng)用[J];摩托車(chē)信息;2000年08期

2 李長(zhǎng)庚;;如何提高攻絲垂直度[J];機(jī)械工藝師;1985年12期

3 朱方來(lái)，毛履國(guó)，，潘正清，陳湘一;TiN涂層絲錐攻絲扭矩的測(cè)試與分析[J];工具技術(shù);1996年09期

4 楊乃齡;;盲孔拆卸工具二則[J];設(shè)備維修;1984年01期

5 ;[J];;年期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 彭菲;高速鋼絲錐攻絲過(guò)程的數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化[D];太原科技大學(xué);2015年

2 于俊達(dá);刃口鈍化高速鋼絲錐攻絲研究[D];太原科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1129168