【正文】 d manufacturing technology at the same time . With the widespread use of titanium alloys in various industries , the need of high speed cutting technology to titanium alloys is being more and more urgent . During the process of high speed cutting , cutting force and cutting heat are important reasons impacting improving the cutting speed of titanium alloys . They directly impact the wearing of cutting tools and the deformation condition of titanium alloy workpieces . What’s more , they are also of vital importance to the choosing of cutting tools and the process of titanium alloy cutting . Titanium alloy Ti6Al4V is the main research object in this text , and it carried out the process high speed cutting of titanium alloy for 3d dynamic simulation by the finite element software DEFORM3D , directly analysing the chang rule of the cutting force and cutting heat during the process . First of all , build up the model of geometry and materials according to the feature of titanium alloy high speed cutting . It choose the mon tool material Carbide(Cobalt15%) and workpiece material Ti6Al4V . Secondly , set cutting parameter and divide the mesh of the cutting tool and workpiece . Then , change the parameter many times . Analyse detailedly and draw the charts of cutting force and cutting heat changing rule during the cutting process at last . It has the vital significance in improving the cutting speed of titanium alloy and choosing tool materials by analysing the result of the simulation . Key words : Titanium , High speed cutting , Cutting heat , Cutting force , Finite element analysis 目 錄 第一章 緒 論 .......................................................... 1 本課題研究的意義和背景 ......................................... 1 鈦合金的特性及加工特點 ......................................... 1 鈦合金的材料特性 .......................................... 1 鈦合金的切削加工特點 ...................................... 2 鈦合金高速切削技術的發(fā)展現(xiàn)狀 ................................... 3 第二章 DEFORM3D 軟件的介紹與切削模型的建立 ............................. 4 DEFORM 軟件的介紹 .............................................. 4 適用范圍及對象 ............................................ 4 DEFORM3D 的特點 ........................................... 5 DEFORM 功能模塊 ............................................ 6 DEFORM3D 有關功能模塊在本課題研究中的應用 ..................... 6 基于 DEFORM3D 切削模型的建立 ................................... 7 DEFORM3D 中應用加工向?qū)?塊進行車削仿真的基本步驟 ......... 7 幾何模型的建立 ............................................ 8 材料模型的建立 ............................................ 9 網(wǎng)格劃分 .................................................. 9 刀屑分離準則 ............................................. 10 刀具磨損模型 ............................................. 11 第三章 仿真結(jié)果分析 .................................................. 11 概述 .......................................................... 11 切 削仿真結(jié)果 .................................................. 12 仿真過程中的切削力 ............................................ 12 切削速度對切削力的影響 ................................... 15 切削深度和進給量對切削力的影響 ........................... 16 仿真過程中的切削溫度 .......................................... 17 不同變量對切削溫度的影響 ................................. 17 第四章 總結(jié)與展望 ..................................................... 19 總結(jié) .......................................................... 19 展望未來 ...................................................... 19 致 謝 ................................................................ 21 參考文獻 .............................................................. 22 煙臺大學畢業(yè)論文 (設計 ) 1 第一章 緒 論 本課題研究的意義和背景 鈦合金由于其優(yōu)良的特性，在航空、航天、醫(yī)療、兵器、電子、化工等方面得到了越來越廣泛的應用。此 外，鈦合金的成本相對鋼鐵、鋁合金等較高，但其切削加工性較差，存在切削溫度高、刀具磨損嚴重等系列問題，因此，鈦合金的加工成本一般較其原材料成本高很多，也由此在一定程度上限制了其推廣使用。 鈦合金導熱系數(shù)低、強度高、彈性模量小的特性導致其在切削加工過程中切削速度相對較低（目前生產(chǎn)中實際切削線速度為 2560m/min)、切削力不穩(wěn)定、切削功率大，導致切削加工效率非常低。目前鈦合金零件制造面臨的主要問題是加工效率低、制造周期長、表面質(zhì)量待提高。 高速切削加工技術是國際上先進制造業(yè)的發(fā)展趨勢，展開對鈦合金等難加工材 料的高速切削研究，設法解決鈦合金高速切削加工難題，對各行各業(yè)的飛速發(fā)展必定起到積極的作用。 另外，本課題選擇的 DEFORM3D 軟件進行有限元仿真分析。在最近的國際范圍復雜零件成形模擬招標演算中， DEFORM 3D 的計算精度和結(jié)身可靠性，被國際成形模擬領域公認為第一。因此，它的分析結(jié)果要比其他的通用有限元分析軟件更具有可信性。 鈦合金的特性及加工特點 鈦合金的材料特性 鈦合金的物理化學特性： 鈦合金的類型：（ 1） α相鈦合金（用 TA 表示 )。(2)β相鈦合金（用 TB 表示）；（ 3）α+β相鈦合金（用 TC 表示 )。 三種鈦合金中 α+β相鈦合金最常用，而其中 Ti6Al4V應用最普遍，占當今鈦合金使用總量的一半以上。 ，密度小 常用 α+β 相鈦合金的強度為 b? =10101177MPa,密度 ρ=， 比強度b? /ρ=228266。 煙臺大學畢業(yè)論文 (設計 ) 2 在 253℃ 還能保持良好的塑性。熱穩(wěn)定性好，在 300500℃ 下其強度比鋁合金高10 倍，工作溫度可達 500℃ 。 在大多數(shù)介質(zhì)中，特別在中性、氧化性和海水中有很高的耐蝕性。此外，鈦合金對各種濃度的鉻酸和硝酸的穩(wěn)定性高，在大多數(shù)無機鹽、堿性溶液和有機酸中的耐蝕性也很高。但是，硫酸、氟酸和某些熱濃有機酸對鈦的腐蝕性大，另外鈦的腐蝕是均勻進行的，不發(fā)生局部腐蝕和晶間腐蝕。 鈦的導熱系數(shù) λ低，λ =（ m K） 約為 Ni 的 1/4； Fe 的 1/51/7；各種鈦合金的導熱系數(shù)更低，常溫下 Ti6Al4V 的導熱系數(shù)λ =(m K)。 鈦的化學活性大，與大氣中的 O、 N、 H 等產(chǎn)生強烈的化學反應。當 C%時，鈦合金與 C反應生成 TiC； 300℃ 就開始吸 H，鈦合金氫含量升高，形成一層脆化層；500℃ 以上鈦合金開始強烈吸 O，并形成硬度很高的硬化層； 600℃ 時與氮作用，也會形成 TiN 硬質(zhì)表層。 鈦的彈性模量 E=108GPa，而合金鋼的彈性模量為 206GPa，碳鋼的彈性模量為196206GPa。加工過程中在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，限制長桿件的使用。 鈦合金的線性膨脹系數(shù)約為鎳合金的 3/4，鋁合金和不銹鋼的 1/2，鎂合金的 1/3。 除此之外，鈦合金還具有熔點高、摩擦系數(shù)大、常溫回彈大、塑性低、比重輕等特性。 鈦合金的切削加工特點 鈦合金的硬度大于 HB350 時切削加工特別困難，小于 HB300 時則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面，關鍵在于鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合作用對其切削加工性 的影響。鈦合金有如下切削特點： (1)變形系數(shù)?。哼@是鈦合金切削加工的顯著特點，變形系數(shù)小于或接近于 1。切