本文關(guān)鍵詞：鈦合金精密切削過程的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 鈦合金 精密切削 數(shù)值模擬 二維直角切削 三維斜角切削

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,精密加工技術(shù),特別是針對(duì)難加工材料的切削加工技術(shù)得到飛速的發(fā)展,大大提高了制造業(yè)的水平。由于鈦合金是最為典型的難加工材料,并被廣泛應(yīng)用在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、船舶及體育等眾多行業(yè),以鈦合金材料的精密切削加工為研究對(duì)象,對(duì)于難加工材料的精密切削加工研究具有重要意義。鈦合金精密切削是一個(gè)復(fù)雜的過程,包含了熱、力、機(jī)械及其耦合的現(xiàn)象,是一個(gè)高度非線性的問題。本文運(yùn)用商用分析軟件ABAQUS,建立了鈦合金精密切削的數(shù)值模擬有限元仿真模型,對(duì)鈦合金精密切削進(jìn)行了仿真模擬研究。首先,分析鈦合金精密切削機(jī)理,介紹了金屬切削中所涉及的關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)精密切削加工過程進(jìn)行了正交切削模擬,研究了精密切削過程中切屑的形成過程,以及切削速度、切削厚度、刀具前角及刀尖圓弧半徑對(duì)精密切削過程的影響,并對(duì)各項(xiàng)影響因素進(jìn)行了對(duì)比討論。其次,在二維正交切削的基礎(chǔ)上建立三維斜角切削的有限元模型,對(duì)切削過程的卷曲切屑形成和切削溫度改變進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)斜角切削加工中切削參數(shù)的選取對(duì)已加工表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和切削過程的切削力變化的影響進(jìn)行了模擬研究,為鈦合金切削加工的工藝參數(shù)優(yōu)化和各項(xiàng)參數(shù)的合理選擇奠定了基礎(chǔ)。最后,通過切削實(shí)驗(yàn),將有限元軟件仿真得到切屑形態(tài)、切削力的變化與實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了有限元仿真模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 精密切削 數(shù)值模擬 二維直角切削 三維斜角切削
【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
【分類號(hào)】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 鈦合金的力學(xué)性能及切削加工特點(diǎn)10-11
• 1.2.1 鈦合金的分類及物理特性10-11
• 1.2.2 鈦合金的切削加工特點(diǎn)11
• 1.3 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢11-14
• 1.3.1 金屬切削數(shù)值模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 金屬切削數(shù)值模擬的未來發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 鈦合金精密切削機(jī)理研究16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 切屑形成及變形特點(diǎn)16-18
• 2.2.1 切屑的形成16-17
• 2.2.2 切削變形區(qū)的劃分17-18
• 2.3 切削過程形成鋸齒形切屑的機(jī)理分析18-20
• 2.3.1 絕熱剪切理論18-19
• 2.3.2 周期脆性斷裂理論19-20
• 2.4 精密切削過程力-熱耦合切削模型20-25
• 2.4.1 剪切平面模型的建立20-23
• 2.4.2 絕熱剪切的應(yīng)變和應(yīng)變率23-24
• 2.4.3 熱塑性失穩(wěn)發(fā)生的臨界條件24-25
• 2.5 切削加工模擬的關(guān)鍵技術(shù)25-29
• 2.5.1 切削過程的塑性本構(gòu)關(guān)系25-26
• 2.5.2 切屑與工件的分離、斷裂26
• 2.5.3 切屑與刀具的接觸與摩擦26-27
• 2.5.4 切削熱的耗散與熱傳導(dǎo)27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 鈦合金正交切削的數(shù)值模擬30-52
• 3.1 引言30
• 3.2 二維正交切削有限元模型的建立30-36
• 3.2.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分30-31
• 3.2.2 刀具與工件的材料模型31-33
• 3.2.3 切屑的分離準(zhǔn)則33-34
• 3.2.4 切屑與刀具的臨界摩擦條件34-36
• 3.3 正交切削的數(shù)值模擬結(jié)果及分析36-40
• 3.3.1 正交切削的數(shù)值模擬結(jié)果36-39
• 3.3.2 絕熱剪切帶形成過程分析39-40
• 3.4 切削參數(shù)對(duì)切屑形成過程的影響40-46
• 3.4.1.切削速度對(duì)切屑形成過程的影響40-43
• 3.4.2 切削厚度對(duì)切屑形成過程的影響43-46
• 3.5 刀具參數(shù)對(duì)切屑形成過程的影響46-50
• 3.5.1 刀具前角對(duì)切屑形成過程的影響46-48
• 3.5.2 刀尖圓弧半徑對(duì)切屑形成過程的影響48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第四章 鈦合金斜角切削的數(shù)值模擬52-64
• 4.1 引言52-53
• 4.2 三維斜角切削有限元模型的建立53-55
• 4.2.1 切削加工層的等效簡化53-54
• 4.2.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分54-55
• 4.3 斜角切削的數(shù)值模擬結(jié)果及分析55-57
• 4.3.1 斜角切削過程切屑的形成55-56
• 4.3.2 斜角切削過程的溫度分布56
• 4.3.3 斜角切削過程中切削力的變化56-57
• 4.4 切削參數(shù)對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力的影響57-60
• 4.4.1 切削速度對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力的影響57-59
• 4.4.2 切削厚度對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力的影響59-60
• 4.5 切削參數(shù)對(duì)斜角切削的切削力的影響60-63
• 4.5.1 切削速度對(duì)斜角切削的切削力的影響60-61
• 4.5.2 切削厚度對(duì)斜角切削的切削力的影響61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 鈦合金精密切削的實(shí)驗(yàn)研究64-71
• 5.1 引言64
• 5.2 鈦合金精密切削的實(shí)驗(yàn)方案64-66
• 5.2.1 工件材料64-65
• 5.2.2 切削刀具65
• 5.2.3 切削機(jī)床65
• 5.2.4 切削參數(shù)的設(shè)置65-66
• 5.2.5 測力系統(tǒng)66
• 5.3 切削參數(shù)對(duì)鋸齒形切屑形成的影響66-67
• 5.3.1 切削速度對(duì)鋸齒形切屑形成的影響66-67
• 5.3.2 切削厚度對(duì)鋸齒形切屑形成的影響67
• 5.4 切削過程中切削力的實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證67-69
• 5.5 切削過程中切屑形態(tài)的對(duì)比驗(yàn)證69-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄78-79

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