【摘要】：高強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見性不強。針對上述問題,本文研究了高強度鋼鉆削過程的加工仿真技術,并對鉆削過程進行了實驗研究。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,采用雙因素無重復試驗設計方法設計了仿真試驗表,在DEFORM-3D軟件中對高強度鋼鉆削仿真實驗表中的數(shù)據(jù)進行仿真。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的解決方法。得到不同切削參數(shù)下鉆削高強度鋼時的軸向力、轉(zhuǎn)矩,以及鉆削溫度等所對應的形象直觀的仿真結(jié)果。并將仿真的具體數(shù)據(jù)導出,對導出的數(shù)據(jù)進行濾波來消除大誤差點,得到相應的仿真實驗數(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,扭矩及溫度等進行顯著性分析。仿真的數(shù)據(jù)表導入Design expert軟件中,研究仿真試驗指標和試驗因素之間的回歸關系(響應面分析),并就有交互關系的試驗因素生成的響應曲面進行分析。對鉆削參數(shù)、鉆削軸向力與扭矩之間的響應關系進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)關系,為進一步優(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,采用多目標優(yōu)化的方法,來對加工參數(shù)進行優(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)量等進行觀察、測量和分析。將實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行整理分析,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)進行優(yōu)化有一定依據(jù)以及準確度,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度鋼鉆削過程,進一步優(yōu)化加工參數(shù)和改進加工工藝提供有價值的參考依據(jù),對實踐有一定的指導價值。
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG52
【圖文】：

1 緒論1 緒 論與意義民經(jīng)濟中，機械加工制造業(yè)占據(jù)著重要地位，而在機械加工中，孔特別是在石油、航空、電子、汽車、醫(yī)療機械等領域得到了廣泛據(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)濟和高效的方工的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，對機械制造業(yè)的快速發(fā)展和促進國分重要的意義[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)設因素五水平試驗。采用相關統(tǒng)計方法，對高強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]。綜合上述文獻總結(jié)強度鋼切削加工時的特點如圖 1.2。

最后要對仿真的相關理論以及仿真軟件進行了解和熟悉過程進行仿真。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】

相關期刊論文 前10條

1 岳彩旭;仲昭楠;馬晶;楊永衡;;高強度鋼Cr12MoV硬態(tài)切削已加工表面變質(zhì)層形成機理[J];哈爾濱理工大學學報;2015年06期

2 柳柏魁;林正英;;基于Deform-3D鉆削加工三維有限元仿真[J];工具技術;2015年07期

3 王丹丹;黃立新;;硬質(zhì)合金鉆頭鉆削鋁合金的切削力實驗研究[J];機械研究與應用;2014年04期

4 李正治;閆強;劉鋼;唐翠萍;;40Cr鋼的鉆削力仿真與實驗研究[J];上海理工大學學報;2014年04期

5 沈興全;張利新;;基于DEFORM-3D的小深孔鉆削模擬研究[J];中北大學學報(自然科學版);2013年04期

6 周友行;郭輝;何奇;楊湘軍;;基于有限元的麻花鉆鉆孔過程研究[J];湘潭大學自然科學學報;2012年01期

7 白大山;黃樹濤;周麗;;金剛石涂層鉆頭鉆削SiCp/Al復合材料的仿真有限元分析[J];工具技術;2011年10期

8 周友行;張建勛;董銀松;張海華;;基于振動信號過程特征的批量鉆削工序質(zhì)量檢測[J];機械工程學報;2011年07期

9 王廣勇;王剛;;高強度鋼在汽車輕量化中的應用[J];汽車工藝與材料;2011年01期

10 馬小姝;李宇龍;嚴浪;;傳統(tǒng)多目標優(yōu)化方法和多目標遺傳算法的比較綜述[J];電氣傳動自動化;2010年03期

相關博士學位論文 前2條

1 吳健;典型難加工材料鉆削相關技術的基礎研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 段春爭;正交切削高強度鋼絕熱剪切行為的微觀機理研究[D];大連理工大學;2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 段少軍;基于遺傳算法的LVDT性能參數(shù)多目標優(yōu)化[D];武漢科技大學;2016年

2 高棱;Si_3N_4陶瓷刀具切削性能的有限元研究以及切削參數(shù)的遺傳算法優(yōu)化[D];廣東工業(yè)大學;2016年

3 曾維敏;鉆削過程切屑受力建模及有限元仿真研究[D];湘潭大學;2015年

4 王瑞哲;硬態(tài)干式切削過程的有限元仿真[D];蘭州理工大學;2013年

5 董航;高錳鋼的鉆削及鉆頭破損機理的研究[D];大連交通大學;2012年

6 郭輝;基于有限元鉆削過程仿真的加工參數(shù)智能優(yōu)化策略[D];湘潭大學;2012年

7 王永勝;基于有限元和遺傳算法的金屬切削過程物理仿真及優(yōu)化[D];華南理工大學;2011年

8 劉利江;基于DEFORM可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的有限元仿真[D];西華大學;2011年

9 賀虎;碳纖維復合材料鉆削力與孔質(zhì)量研究[D];南京航空航天大學;2011年

10 鮑永杰;碳纖維增強復合材料鉆削的若干研究[D];大連理工大學;2006年

本文編號：2766079