钻削加工过程中温度场模拟

钻削加工过程中温度场模拟(任务书,开题报告,外文翻译,毕业论文21000字,答辩PPT)
摘要
钻削加工是一个高度非线性、热力耦合的过程。在钻削加工过程中切削热的产生主要来源于切屑的变形(剪切面热源)和刀具、切屑和工件间的摩擦(摩擦面热源)。虽然两种热源面不大，但在一般情下都能产生高温，有学者曾在研究中指出最高温升可达1000℃。较高的切削温度是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高。切削温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。
由于加工过程中产生的切削热对刀具磨损的部位、工件材料性能的变化、已加工表面质量都有很大的影响，因而对切削热的研究显得尤为重要。本文主要工作是研究麻花钻在加工过程中产生的切削热。并分析切削热的主要影响因素，从而给实际加工提供一定的参考价值。接下来通过分析温度场的分布情况定性的分析切削热，并利用塑性成形专用有限元软件(DEFORM)进行分析，给出一种直观的温度场分布状况。

关键词：麻花钻；钻削加工；有限元；DEFORM；温度场

ABSTRACT
Drilling processing is a process exceeding non-linear and heat-stress coupled.In drilling processing the heat is mostly from the distortion of chip(shear plane heat source) and the friction at the tool-chip and tool-work interface(frictional heat source).The both heat source areas are not big,but the temperature in this area is very high.Once some scholar pointed out that the highest temperature could reach 1000℃．The higher cutting temperature is the main reason of the tool's abrasion．And it also can debase the precision of the machined surface and make the machined surface bring residual stress and other flaws．
Because of the influence of cutting heat to tool's abrasion,workpiece material performance’s variety and the quality of machined surface, the research to cutting heat in metal cutting is very important.In this paper, the main job is to study the procreant cutting heat in processing of twist drill. And the main factors of hot-cutting are analyzed，which provides some reference value for the actual machining.Then through the analysis of the temperature field distribution to analyse qualitatively the cutting heat.And plastic forming dedicated finite element software(DEFORM) is used for analysis,an intuitive temperature field distribution is given.

Key word:twist drill; drilling process; finite element; DEFORM; temperature field
 
目录
摘要    I
ABSTRACT    II
目录    III
图表目录    IV
1绪论    1
1.1 钻削切削热的提出及其影响    1
1.2 钻削切削温度的国内外发展现状    2
1.2.1 国外研究现状    2
1.2.2 国内研究现状    3
1.3 钻削切削温度有限元模拟研究存在的主要问题    4
1.4 本课题的研究意义、目标及主要工作    4
1.4.1 本课题研究的意义及目标    4
1.4.2 本文的主要研究内容    5
2钻削加工过程中切削温度的理论分析    6
2.1 切削热的产生与传出    6
2.2 钻削加工热模型建立    6
2.2.1 基本假定    6
2.2.2 切削热模型建立    7
2.3 切削热的分析与计算    7
2.4 切削热对切削过程的影响    9
2.5 切削温度场    10
2.5.1 切削温度场的定义    10
2.5.2 切削温度场的研究方法    10
2.5.3 切削温度的计算    11
2.6 影响切削温度的主要因素    11
2.7 小结    12
3有限元法在切削中的应用    13
3.1 有限元分析法概述    13
3.2 有限元法在钻削加工中的应用    16
3.2.1 钻削毛刺形成的有限元仿真    16
3.2.2 钻头寿命的有限元分析    17
3.2.3 钻削热和钻削温度场的分析    17
3.2.4 对钻削加工其他问题的有限元分析    18
4钻削加工的有限元模拟过程    19
4.1 有限元软件DEFORM简介    19
4.2 钻削加工的DEFORM有限元模拟    20
4.2.1 麻花钻钻削三维模型    21
4.2.2 模型初始网格划分及边界条件设定    23
4.3 预处理菜单的设置    26
4.4 工件与刀具的接触设置    27
5钻削有限元模拟结果及分析    28
5.1 加工中的温度    28
5.2 加工过程中工件所受的等效应力与等效应变及其分布    30
5.3 钻削过程中刀具所受扭矩    34
5.4 小结    35
6成果与展望    36
6.1 成果    36
6.2 展望    36
参考文献    37
致谢    38
附录一：科技文献翻译    39
附录二：毕业设计任务书    54

图表目录
图2-1 钻削热的产生与传导    6
图2-2 麻花钻切削过程示意图    7
图3-1 有限元程序图    13
图3-2 模拟钻削毛刺形成的几个阶段    16
图3-3 JihongChoi的有限元模型及模拟结果    17
图4-1 麻花钻的组成    22
图4-2 麻花钻三维造型    22
图4-3 麻花钻钻削三维模型    22
图4-4 麻花钻钻削三维有限元模型    24
表4-1 工件和刀具的特性    24
图4-5 45钢的本构关系    25
图4-6 主菜单设置    26
图4-7模拟步骤控制菜单设置    26
图4-8 停止控制菜单设置    26
图4-9 确定内部相互关系 建立相互接触    27
表5-1 麻花钻的钻削速度    28
图5-1 30步的温度图（60rpm,0.7mm/rev）    29
图5-2 500步的温度图（2000rpm,0.127mm/rev）    29
图5-3 500步的温度图（3000rpm,0.127mm/rev）    30
图5-4 麻花钻钻削过程中三种加工状况工件的最高温度随行程的变化规律    30
图5-5 40步工件所受等效应力（60rpm,0.7mm/rev）    31
图5-6 550步工件所受等效应力(2000rpm,0.127mm/rev)    31
图5-7 550步工件所受等效应力（3000rpm,0.127mm/rev）    32
图5-8 麻花钻钻削过程中三种加工状况工件的最大等效应力随行程的变化    32
图5-9 40步工件所受等效应变（60rpm,0.7mm/rev）    33
图5-10 550步工件所受等效应变(2000rpm,0.127mm/rev)    33
图5-11 550步工件所受等效应变（3000rpm,0.127mm/rev）    33
图5-12 麻花钻钻削过程中工件的最大等效应变随行程的变化规律    34
图5-13 麻花钻钻削过程中所受扭矩(2000rpm,0.127mm/rev)    34
图5-14 麻花钻钻削过程中所受扭矩(60rmp,0.7mm/rev)    35