發(fā)布時間：2020-04-28 22:24

【摘要】：隨著機械設(shè)備對運行速度與加工精度要求的提高,機床熱變形所引起的制造誤差占總誤差的比例進一步增大,而重型數(shù)控機床因其質(zhì)量與慣性都較大,驅(qū)動系統(tǒng)所需功率較大,導(dǎo)致零件發(fā)熱更為嚴(yán)重,熱誤差更為明顯,常規(guī)的熱誤差補償法和空氣強制對流等機床冷卻技術(shù)已經(jīng)無法滿足其要求。在兼顧使用便捷性、可靠性及低成本等因素下,采用熱傳輸性能比鋁或銅高數(shù)個數(shù)量級的微溝槽熱管的散熱方法。本文針對微熱管中影響其傳熱能力的核心部件是微溝槽毛細吸液芯結(jié)構(gòu),提出一種犁削-拉壓微溝槽成形的新方法。它運用了多齒芯頭作為成形刀具,可以在熱管內(nèi)壁的溝槽之間形成翅結(jié)構(gòu)進而可以顯著提高熱管的吸液芯傳熱性能。本文針對重型數(shù)控機床熱誤差問題,選擇微溝槽熱管散熱方式并基于此熱管吸液芯結(jié)構(gòu)特點提出犁削-拉壓這種新的微溝槽成形方式,通過有限元法對微溝槽成形過程進行數(shù)值仿真模擬,為此,從以下三個方面展開研究:首先,基于犁削-拉壓微溝槽成形過程的特點,吸收已廣泛運用的劈切-擠壓、犁切-擠壓和切削-擠壓等熱管溝槽成形方式刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點,同時考慮到微熱管工件金屬與刀具金屬的材料物理屬性,綜合上述要點設(shè)計出犁削-拉壓微溝槽成形多齒芯頭刀具。此刀具的設(shè)計主要是從兩個方面進行,其一是針對多齒芯頭刀具中的單齒刀具的設(shè)計,其二是針對犁削-拉壓微溝槽成形裝置設(shè)備的結(jié)構(gòu),對應(yīng)用在裝置上的多齒芯頭的設(shè)計。其次,分析犁削-拉壓多齒芯頭刀具的特殊性選擇其中一個單齒刀具作為研究對象,在金屬塑性變形、有限元理論和材料本構(gòu)關(guān)系基礎(chǔ)上,運用ABAQUS軟件建立單齒刀具犁削-拉壓微溝槽成形剛塑性有限元模型。對其中的材料本構(gòu)模型、摩擦模型和網(wǎng)格劃分技術(shù)作為有限元分析關(guān)鍵技術(shù)進行詳細分析。此外對剛塑性有限元理論也進行重點分析,在此基礎(chǔ)上建立犁削-拉壓微溝槽成形有限元模型,并對有限元仿真得到微溝槽幾何形貌進行研究分析,最后選取犁削-拉壓速度、犁削-拉壓深度和刀具擠壓角作為研究因素,以犁削-拉壓成形力為研究目標(biāo),通過控制單一變量法研究這三個因素對微溝槽犁削-拉壓成形過程的影響。最后,采用正交試驗法對犁削-拉壓單齒刀具幾何參數(shù)進行優(yōu)化。在控制微溝槽幾何形狀不變的基礎(chǔ)上,即保持刀具成形角與犁削-拉壓深度一定,以犁削-拉壓成形力為試驗指標(biāo),以單齒刀具的擠壓角θ、傾角η、后角α三者為試驗因子,通過正交表設(shè)計正交試驗。對這三個因子影響成形力的程度主次關(guān)系進行了研究,最后通過極差分析得到了最優(yōu)的刀具幾何參數(shù)組合。
【圖文】：

尤其是具有微溝槽毛細芯的熱管在蒸發(fā)端和冷凝端的蒸發(fā)和冷凝效率逡逑得到了有效的改善。微溝槽中將工作液體形成的薄膜面積和溝槽表面劃分為三個逡逑區(qū)域，如圖１－３所示，第一個區(qū)域，平衡薄膜區(qū)，它位于延伸薄膜的最上部區(qū)域，逡逑這個區(qū)域的最關(guān)鍵因素是分離壓力并限制發(fā)生蒸發(fā)，并且此區(qū)域沒有熱損耗。第逡逑二個區(qū)域，蒸發(fā)薄膜區(qū)，它主要受到分離壓力和毛細力影響，分離壓力伴隨薄膜逡逑厚度的增加而增加，使得毛細力增加。第三個區(qū)域，本征彎液面，毛細力成為主逡逑要影響因素，熱管傳熱能力與薄膜厚度成反比例關(guān)系。逡逑邐邐逡逑＇ｖ＇、逡逑行＇司逡逑／平衡薄膜區(qū)：逡逑＼邋／逡逑＂１邋邐逡逑平衡薄膜區(qū)逡逑蒸發(fā)薄膜區(qū)逡逑本征彎液面逡逑彎月面彎曲區(qū)逡逑液體逡逑圖１－３液體簿膜示意圖逡逑在微溝槽中毛細力對液體流動起支配作用，因此假設(shè)液體流動局限在溝槽逡逑內(nèi)。對于一個很小的溝槽，工作液體在橫截面上形成的內(nèi)部彎月面的曲率半徑設(shè)逡逑為一個固定值，當(dāng)微溝槽的基板被加熱時，內(nèi)部彎月面向溝槽底部收縮。因而曲逡逑率半徑減少

它是一種是“綠色”無切削屑產(chǎn)生的方法，銅管內(nèi)壁的微溝槽是在犁逡逑削－拉壓多齒芯頭刀具的擠壓作用下產(chǎn)生金屬塑性流動而形成的。犁削－拉壓成形逡逑原理如圖２－１所示，犁削－拉壓刀具主要構(gòu)成部件是多齒心頭、拉桿、定位螺母、逡逑鎖緊螺母等，由于熱管最大傳熱極限受限于其吸液芯的幾何形貌，，掣削－拉壓多逡逑齒芯頭刀具的幾何參數(shù)決定了微溝槽的幾何形貌，通過直接影響微溝槽吸液芯的逡逑結(jié)構(gòu)進而間接影響微溝槽吸液芯傳熱能力極限，所以優(yōu)化微溝槽的幾何形貌可以逡逑直接提升其傳熱性能Ｍ。逡逑上 土＂，上，，，逡逑—邐１逡逑１－熱管２－多齒芯頭刀具３－微溝槽４－拉桿５－定位螺母６－鎖緊螺母逡逑圖２－１犁削－拉壓成形逡逑關(guān)于犁削－拉壓法熱管微溝槽吸液芯結(jié)構(gòu)成形裝置，主要由錐形導(dǎo)向、末端逡逑鎖緊、刀齒三個重要部件構(gòu)成。進行犁削－拉壓之前，銅管安置在機架上固定好，逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

【參考文獻】

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1 李勇;陳春燕;曾志新;;纖維復(fù)合溝槽吸液芯微熱管的傳熱性能實驗[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年07期

2 馬可;傅玉燦;徐鴻鈞;;熱管強化切削區(qū)換熱的研究現(xiàn)狀及進展[J];工具技術(shù);2012年07期

3 蔣樂倫;湯勇;潘敏強;;Effects of bending on heat transfer performance of axial micro-grooved heat pipe[J];Journal of Central South University of Technology;2011年02期

4 陳可洋;;網(wǎng)格剖分及其精度和計算量分析[J];內(nèi)陸地震;2011年01期

5 劉瑞江;張業(yè)旺;聞崇煒;湯建;;正交試驗設(shè)計和分析方法研究[J];實驗技術(shù)與管理;2010年09期

6 王洪亮;施衛(wèi)東;陸偉剛;周嶺;王川;;基于正交試驗的深井泵優(yōu)化設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2010年05期

7 陳吉清;王玉超;蘭鳳崇;;基于正交試驗的汽車覆蓋件沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化[J];計算機集成制造系統(tǒng);2007年12期

8 馬丙輝;盧澤生;;熱管在機械裝置上的應(yīng)用[J];航空精密制造技術(shù);2007年05期

9 何郁波;梁茜;田亞娟;馬昌鳳;;非線性互補問題的內(nèi)點法[J];桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2006年03期

10 趙國群;吳欣;管延錦;;剛塑性無網(wǎng)格方法中精度影響因素的研究[J];塑性工程學(xué)報;2006年03期

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4 王肇喜;高速切削刀—屑接觸界面摩擦建模研究[D];大連理工大學(xué);2013年

5 王銀冰;直齒圓柱齒輪冷精鍛數(shù)值模擬及擠壓腔造型參數(shù)優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號：2643918