【摘要】：高強(qiáng)度鋼在切削加工過程中存在斷屑困難,切削溫度高,單位面積上的切削力大等問題,利用傳統(tǒng)的切削試驗方法耗時耗財,效率不高且對切削的預(yù)見性不強(qiáng)。針對上述問題,本文研究了高強(qiáng)度鋼鉆削過程的加工仿真技術(shù),并對鉆削過程進(jìn)行了實驗研究。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,本文利用三維建模軟件(SolidWorks)建立了麻花鉆的模型,采用雙因素?zé)o重復(fù)試驗設(shè)計方法設(shè)計了仿真試驗表,在DEFORM-3D軟件中對高強(qiáng)度鋼鉆削仿真實驗表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。分析了仿真過程中會遇到的一些問題,并針對這些問題提出了相應(yīng)的解決方法。得到不同切削參數(shù)下鉆削高強(qiáng)度鋼時的軸向力、轉(zhuǎn)矩,以及鉆削溫度等所對應(yīng)的形象直觀的仿真結(jié)果。并將仿真的具體數(shù)據(jù)導(dǎo)出,對導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來消除大誤差點,得到相應(yīng)的仿真實驗數(shù)據(jù),采用圖表的形式對數(shù)據(jù)的變化情況進(jìn)行呈現(xiàn)。其次,利用方差分析法即就是變異數(shù)分析對受切削參數(shù)影響的軸向力,扭矩及溫度等進(jìn)行顯著性分析。仿真的數(shù)據(jù)表導(dǎo)入Design expert軟件中,研究仿真試驗指標(biāo)和試驗因素之間的回歸關(guān)系(響應(yīng)面分析),并就有交互關(guān)系的試驗因素生成的響應(yīng)曲面進(jìn)行分析。對鉆削參數(shù)、鉆削軸向力與扭矩之間的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行二次非線性擬合及分析,獲得鉆削軸向力、扭矩與切削參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系,為進(jìn)一步優(yōu)化加工參數(shù)提供參考。最后,結(jié)合MATLAB中的遺傳算法工具箱,采用多目標(biāo)優(yōu)化的方法,來對加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,獲得了鉆削加工的Pareto最優(yōu)解集。從Pareto最優(yōu)解集中獲得了部分優(yōu)化的切削參數(shù),并對優(yōu)化出的部分切削參數(shù)進(jìn)行鉆削實驗。對實驗中切屑的形態(tài),鉆削時的振動情況,孔的質(zhì)量等進(jìn)行觀察、測量和分析。將實驗中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,以此驗證了仿真優(yōu)化后的結(jié)果與實驗結(jié)果的一致性以及優(yōu)化的有效性和仿真的可行性。本文采用有限元方法分析鉆削加工過程,獲得了硬質(zhì)合金麻花鉆在鉆削AISI4340時的切削參數(shù)。并且證明以仿真結(jié)果代替部分加工實驗來對加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化有一定依據(jù)以及準(zhǔn)確度,該方法可以有效的縮短研究周期,在節(jié)約資源的同時獲得準(zhǔn)確可靠的加工參數(shù)。優(yōu)化后的加工參數(shù)為工藝人員研究高強(qiáng)度鋼鉆削過程,進(jìn)一步優(yōu)化加工參數(shù)和改進(jìn)加工工藝提供有價值的參考依據(jù),對實踐有一定的指導(dǎo)價值。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG52
【圖文】：

1 緒論1 緒 論與意義民經(jīng)濟(jì)中，機(jī)械加工制造業(yè)占據(jù)著重要地位，而在機(jī)械加工中，孔特別是在石油、航空、電子、汽車、醫(yī)療機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛據(jù)統(tǒng)計，在金屬切削加工中孔加工約占金屬切削去除量的 1/3。在鉆孔所占的比重則更高[2-3]。鉆削作為孔加工中最經(jīng)濟(jì)和高效的方工的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，對機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展和促進(jìn)國分重要的意義[4]。

1 緒論后續(xù)切削用量的優(yōu)化做參考依據(jù)[14]。龍震海、王西彬等人在一定切削用量范圍內(nèi)設(shè)因素五水平試驗。采用相關(guān)統(tǒng)計方法，對高強(qiáng)度鋼高速銑削時切削力受切削參數(shù)的影行分析，建立切削力模型并使用殘差分析驗證設(shè)置的切削用量范圍可被有效利用[15]彩旭、仲昭楠等人對高強(qiáng)度模具鋼 Cr12MoV 切削過程中一些微觀形貌，如變質(zhì)層表微硬度、白層厚度等進(jìn)行研究，分析了切削參數(shù)、刀具磨損等因素對已加工表面變質(zhì)這些微觀形貌變化的影響，對切削參數(shù)優(yōu)化有一定參考價值[16]。綜合上述文獻(xiàn)總結(jié)強(qiáng)度鋼切削加工時的特點如圖 1.2。

最后要對仿真的相關(guān)理論以及仿真軟件進(jìn)行了解和熟悉過程進(jìn)行仿真。過程中鉆削用量及切削層要素鉆頭的回轉(zhuǎn)運動與軸向進(jìn)給運動組成，如圖 2.1 所示。一般確查閱手冊、公式計算法和專家經(jīng)驗法。本文將一些切削手冊推經(jīng)驗融合在一起來研究相關(guān)切削參數(shù)。量計算公式： ν處的主運動速度：0( / min)1000d nv m —鉆頭直徑 ( mm )；鉆頭或工件轉(zhuǎn)速 ( r/ min)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2766079