本文關(guān)鍵詞：機床刀具刃磨中心冷卻系統(tǒng)的研究

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【摘要】：磨削加工相比其他加工方式復(fù)雜程度高,磨削區(qū)溫度高,當(dāng)溫度達到一定值,容易引起磨削燒傷。有效的冷卻方式可以降低磨削區(qū)的溫度,避免工件的熱變形和磨削燒傷的發(fā)生。磨削刀具時,如果能有效的分析出磨削時的刀具表面溫度場分布情況,則可以為冷卻系統(tǒng)的設(shè)計提供有力的依據(jù)。磨削不同的工件,磨削區(qū)生成的最高溫度值不同,針對不同的工況條件,采取行之有效的冷卻措施。不同于普通的周平面磨削,車刀的磨削采用端平面磨削,需要建立新的傳熱模型;對于麻花鉆的后刀面刃磨,由于其后刀面是曲面但是成形過程是線接觸,所以簡化其磨削模型可以分析出其磨削過程的溫度場分布情況。本文對刃磨車刀和麻花鉆過程中,不同冷卻條件下的磨削區(qū)溫度場進行研究,在此基礎(chǔ)上確定了冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。主要內(nèi)容包括:(1)不同于普通的周平面磨削,建立了端平面磨削的溫度場分析數(shù)學(xué)模型,此模型適用于磨削車刀;通過分析麻花鉆內(nèi)錐面刃磨法的刃磨參數(shù),簡化分析模型,建立了內(nèi)錐面刃磨法磨削麻花鉆的溫度場分析數(shù)學(xué)模型。(2)分析用于計算磨削區(qū)溫度的方法,參考有限元分析理論基礎(chǔ),建立了磨削車刀和麻花鉆的有限元模型。(3)計算出磨削車刀有限元仿真的邊界條件;采取局部網(wǎng)格加密的方法提高計算精度;編寫了用于磨削車刀的ANSYS溫度場仿真分析的程序,得到了不同冷卻條件下磨削車刀的磨削區(qū)溫度場分布圖。分析不同冷卻條件下磨削區(qū)溫度場分布圖規(guī)律,得出磨削車刀的最佳冷卻方式為微量潤滑法。(4)計算出磨削麻花鉆有限元仿真的邊界條件,編寫了用于分析的APDL程序,仿真結(jié)果顯示:采用內(nèi)錐面刃磨法磨削麻花鉆時的最高溫度到達一千多度。用內(nèi)錐面刃磨法刃磨麻花鉆時,必須采取有效的冷卻措施防止磨削燒傷的產(chǎn)生,通過對不同冷卻條件的仿真分析,得出磨削麻花鉆時的最佳冷卻方式為微量潤滑法。(5)設(shè)計了氣霧微量潤滑的冷卻系統(tǒng)圖,選擇了氣泡霧化噴嘴的形式和微量潤滑工藝參數(shù)。計算出系統(tǒng)主要元器件的參數(shù),供購買設(shè)備時參考所用。
【關(guān)鍵詞】：磨削區(qū)溫度場 冷卻 微量潤滑 車刀 麻花鉆
【學(xué)位授予單位】：陜西理工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究方向及發(fā)展12-15
• 1.2.1 磨削溫度場理論模型12-13
• 1.2.2 有限元法在磨削區(qū)溫度場研究中的應(yīng)用13-15
• 1.3 本文研究的內(nèi)容15-17
• 第2章 車刀和內(nèi)錐面刃磨麻花鉆磨削過程理論分析17-32
• 2.1 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)17-20
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)17-19
• 2.1.2 熱對流19
• 2.1.3 熱輻射19-20
• 2.2 磨削過程和磨削熱的傳散20-21
• 2.3 磨削區(qū)溫度場的理論研究21-27
• 2.3.1 磨削區(qū)溫度21-22
• 2.3.2 熱源模型22-23
• 2.3.3 磨削熱量分配比23-25
• 2.3.4 刀具磨削對流換熱25-26
• 2.3.5 刀具磨削區(qū)最高溫度估計26-27
• 2.4 建立車刀刃磨磨削模型27-28
• 2.4.1 車刀刃磨工藝參數(shù)27
• 2.4.2 建立車刀刃磨磨削模型27-28
• 2.5 建立內(nèi)錐面刃磨麻花鉆磨削模型28-31
• 2.5.1 刃磨參數(shù)的確定29
• 2.5.2 磨削工藝參數(shù)29-30
• 2.5.3 簡化工藝參數(shù)計算砂輪直徑D、砂輪速度VS及磨削寬度b30-31
• 2.6 本章小節(jié)31-32
• 第3章 磨削區(qū)溫度場有限元分析理論基礎(chǔ)32-46
• 3.1 磨削區(qū)溫度場的求解方法32-35
• 3.1.1 精確解法32
• 3.1.2 近似解法32-33
• 3.1.3 數(shù)值解法33
• 3.1.4 有限元法33-35
• 3.2 ANSYS參數(shù)化編程語言APDL的簡介35-36
• 3.3 傳熱分析36-39
• 3.3.1 傳熱分析的概念37
• 3.3.2 傳熱分析的基本理論37-39
• 3.4 磨削溫度場的數(shù)學(xué)模型39-44
• 3.4.1 磨削過程傳熱數(shù)學(xué)模型39-41
• 3.4.2 瞬態(tài)溫度場的有限元模型41-43
• 3.4.3 傳熱模型基本假設(shè)43
• 3.4.4 干磨溫度場數(shù)學(xué)模型43-44
• 3.4.5 濕磨和微量潤滑磨削溫度場數(shù)學(xué)模型44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 磨削車刀溫度場仿真結(jié)果及分析46-60
• 4.1 磨削車刀溫度場仿真46-55
• 4.1.1 時間步長46
• 4.1.2 邊界條件46-49
• 4.1.3 單元選取和定義材料屬性模型49-50
• 4.1.4 創(chuàng)建有限元幾何模型和網(wǎng)格劃分50-52
• 4.1.5 載荷加載52-55
• 4.2 仿真結(jié)果分析和冷卻方式的確定55-58
• 4.2.1 干磨工況下結(jié)果分析55-56
• 4.2.2 濕磨工況下結(jié)果分析56-57
• 4.2.3 微量潤滑工況下結(jié)果分析57-58
• 4.2.4 冷卻方式的確定58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第5章 磨削麻花鉆溫度場仿真結(jié)果及分析60-74
• 5.1 磨削麻花鉆溫度場仿真60-68
• 5.1.1 時間步長60-61
• 5.1.2 邊界條件61-63
• 5.1.3 單元選取和定義材料屬性模型63-64
• 5.1.4 創(chuàng)建有限元幾何模型和網(wǎng)格劃分64-66
• 5.1.4 載荷加載66-68
• 5.2 磨削麻花鉆仿真結(jié)果分析及冷卻方式的確定68-73
• 5.2.1 麻花鉆干磨削工況下的溫度場68-70
• 5.2.2 水基磨削液對麻花鉆溫度場的影響70-71
• 5.2.3 微量潤滑對麻花鉆溫度場的影響71-72
• 5.2.4 冷卻方法的確定72-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第6章 機床刀具刃磨中心冷卻系統(tǒng)設(shè)計74-87
• 6.1 微量潤滑氣泡霧化系統(tǒng)設(shè)計74-80
• 6.1.1 氣障層74-75
• 6.1.2 微量潤滑氣泡霧化系統(tǒng)設(shè)計75-78
• 6.1.3 噴嘴的結(jié)構(gòu)選擇78-80
• 6.2 磨削液供給參數(shù)的選擇80-82
• 6.3 系統(tǒng)主要元件的參數(shù)計算82-86
• 6.3.1 液壓泵的確定82-83
• 6.3.2 液壓控制閥的確定83-84
• 6.3.3 油箱容積的確定84
• 6.3.4 管件與管頭84
• 6.3.5 空氣壓縮機的選擇84-86
• 6.4 本章小結(jié)86-87
• 總結(jié)與展望87-89
• 總結(jié)87-88
• 展望88-89
• 參考文獻89-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及專利93-94
• 致謝94

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本文編號：553608