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淬硬钢材料高速切削过程有限元仿真+3D建模

更新时间:2011-10-14:  来源:毕业论文

淬硬钢材料高速切削过程有限元仿真+3D建模
ABSTRACT In the field of metal cutting, it has an important significance to the investigation of the cutting process. The existed researches show that it is effective to investigate cutting process using numerical method. Therefore, in this paper, a systematic investigation on metal cutting process has been carried out using 3D coupled thermal-mechanical FEM numerical simulation.原文请+QQ752018766六.维'论"文'网
In this paper, the finite element models of metal cutting were first discussed systemically. A 3D finite element model under coupled thermo-mechanical effects of metal cutting has been developed based on rigid-viscoplastic FEM, and some key technologies have been confirmed, including material model, chip separation criteria, meshing, the contact friction model, abrasion model, contact boundary, etc. Based on the platform of finite element software DEFORM-3D, the processes of metal cutting were simulated successfully. The laws of distribution have been disclosed for equivalent strain field, temperature field and tool wear. The model has been validated by simulation results to be reliable.
The influence of main process parameters on chip distortion, cutting force, cutting temperature and tool wear have been disclosed. By comparing with the theoretical analysis, the feasibility of the numerical simulation was validated, the obtained results may provide a guide to optimizations of process parameters, control of the cutting quality and tool design.
KEY WORDS: Machining, Three dimensional numerical simulation, rigid- viscoplastic FEM,thermal-mechanical
第1章 绪论 5毕业论文http://www.lwfree.cn/
1.1 引言 5
1.2 国内外研究综述 5
1.2.1 发展情况 5
1.2.2 有限元分析法研究高速切削 6
1.3 关于Deform-3D软件的介绍 6
1.4 淬硬钢高速切削的特点 7
1.5 难加工材料高速切削的展望 7
1.6 本文研究的主要内容 7
第2章 金属高速切削理论 9
2.1 金属切削基本理论 9
2.1.1 金属切削变形理论 9
2.1.2 热力耦合理论 9
2.2 车削过程分析 9
2.2.1 车削过程的塑性变形 9
2.2.2 切削力 10
2.3 高速金属切削的切削温度 12
第3章 金属切削过程仿真的有限元基础理论 13
3.1 有限单元分析方法概述 13
3.2 金属塑性成形有限元概述 15
3.2.1 弹(粘)塑性有限元法 15
3.2.2 刚(粘)塑性有限元法 16
第4章 淬硬钢34CrNiMo6的三维有限元模型建立 17
4.1 Deform-3D的建模理论 17
4.1.1 Deform仿真的顺序 17
4.2 刀具的模型建立 18
4.3 工件的本构关系 18
4.3.1 34CrNiMo6的本构关系 19
4.4 刀具与工件的网格划分 20
4.5 摩擦模型的建立及接触问题的处理 22
4.5.1 摩擦模型的建立 22
4.5.2 接触问题的处理 23
4.6 刀具磨损模型 23
4.7 热力耦合分析技术及传热边界条件 24
第5章 34CrNiMo6的切削实验 25
5.1 34CrNiMo6的材料属性 25
5.2 刀具的材料属性 26
5.3 车削的实验数据 26
5.3.1 各组切削实验数据 26
5.4 车削实验与仿真结果的试验验证 28
第6章 切削模型计算结果及分析 30
6.1 切削过程的模拟结果 30
6.1.1 切屑的形成过程 30
6.1.2 主切削力的提取 31
6.1.3 切削应力分布 32
6.1.4 切削应变的分布 32
6.1.5 温度的分布 33
6.2 切削参数对主切削力的影响 33
6.2.1 不同切削速度对主切削力的影响 33
6.2.2 进给量对主切削力的影响 34
6.2.3 背吃刀量对主切削力的影响 34
第7章 结论 37
参考文献 39
致谢 40
第1章  绪论1.1  引言
高速加工(High Speed Machining,HSM)技术是一项先进的,具有广阔应用前 景的制造工艺。经过长达60年的技术革新,高速切削加工从基础理论发展到应用于生 产实际当中,大致经历了设想和理论探索、切削机理和理论的研究、应用探索、应用 和逐渐成熟五个阶段。
高速切削作为一种先进切削加工技术, 近几年在航空、汽车、电子、模具等制造业中显示出明显的技术优势, 受到国内外越来越广泛的关注。原文请+QQ324,9114六.维'论"文'网
针对切削过程中各影响因素建立一个综合的数学力学模型, 就是对切削过程进行全面分析、从而预测不同切削条件下的切削状况。近年来, 随着计算机性能和运算速度的迅速提高, 有限元法不但自身日趋完备, 而且在与其他技术相结合方面也取得了较大的进展, 与直接实验方法相比, 该方法费用低, 耗时短,在考虑多因素时其优势尤为显著, 同时, 随着计算机运算和视觉技术的发展, 也必将促进虚拟加工的进一步发展。采用的模拟方法可以部分的取代实验研究,拓展了有限元理论的应用范围,促进了硬态切削机理的研究。2081

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