【正文】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文麻 花 鉆 的 建 模 及 強(qiáng) 度 分 析 [摘 要 ]： 采 用 三 維 建 模 軟 件 建 立 麻 花 鉆 的 三 維 模 型 ， 分 析 刀 具 在 工 作時 的 受 力 情 況 。 應(yīng) 用 有 限 元 軟 件 對 麻 花 鉆 進(jìn) 行 模 態(tài) 分 析 ， 研 究 其 結(jié) 構(gòu)的 震 動 特 性 。 利 用 deform 軟 件 對 麻 花 鉆 的 工 作 過 程 進(jìn) 行 模 擬 仿 真 。 [關(guān) 鍵 詞 ]： 麻 花 鉆 ； 三 維 建 模 ； ansys 分 析 ； deform 仿 真 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文Twist drill modeling and the analysis of its intension Junbing Wu （ Grade07,Class 3，Major mechanical design and manufacturing automation ， school of Mechanical Engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi） tutor: Hongling HouAbstract: This artical introduced the 3D modeling method of twist drill and the analysis of twist drill when it behaves. Finite element software for modal analysis Twist. Deform software using process simulation work. Key Words: twist drill； ansys； deform； simulation 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 III 目 錄目 錄 ...............................................I1 緒論 .................................................1 ..................................................1 研究背景與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..............................2 ......................................3 ..................................42 麻花鉆切削理論基礎(chǔ) ...................................6 ................................6 ......................................6 ......................................7 ....................................9 ..........................................93 麻花鉆的建模 ........................................11 PRO/ENGINEER ........................................11 Pro/ENGINEER的概述 .............................11 .........................................11 .......................................15 .........................................19 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 IV 4 有限元數(shù)值分析理論與 ANSYS 軟件介紹 ..................24 ...............................24 ...................................24 .........................................24 ANSYS軟件介紹 .......................................24 .....................................25 PREP7 .................................25 SOLUTION ................................26 ...........................................27 麻花鉆的靜應(yīng)力分析步驟 ...........................28 .............................................35:模態(tài)分析的定義和模態(tài)分析介紹 ............35 在 ANSYS 中有以下幾種提取模態(tài)的方法： ............35 模態(tài)分析中的四個主要步驟： .......................36 模態(tài)分析步驟: ....................................365 鉆削過程的模擬仿真與 DEFORM3D 軟件介紹 ..............46 ......................................46 deform3d軟件簡介 ...............................46 ..............................46 .........................................49致 謝 .................................................60 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 V 參考文獻(xiàn) ..............................................61外文文獻(xiàn)譯文 ..........................................62 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 1 頁 共 66 頁1 緒論 切削加工是機(jī)械加工制造應(yīng)用最多的加工方式之一，它可以應(yīng)用在幾乎所有的機(jī)械加工制造行業(yè)當(dāng)中，是國民生產(chǎn)的重要支柱。各國對于此領(lǐng)域的投入都頗為巨大，例如美國的年投入經(jīng)費(fèi)就超過 3000 億美元。而一個產(chǎn)品的加工精度高低、質(zhì)量好壞取決于整個加工系統(tǒng)的性能，不是單一依靠某個環(huán)節(jié)的，包括了機(jī)床、夾具、刀具等。在全球化激烈競爭的背景下，特別是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平突飛猛進(jìn)的今天，提高切削加工尤其是精密和超精密切削的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，就成為了必須重點(diǎn)研究的課題，需要深入地研究切削機(jī)理、切削加工和切屑形成理論。但研究切削過程也是一個非常復(fù)雜的課題，它不但涉及到多個學(xué)科的理論知識；切削的質(zhì)量又受到刀具幾何參數(shù)、工件材料、溫度分布、應(yīng)力和刀具磨損等影響；在切削加工中，切削表面的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變又能嚴(yán)重影響了工件的精度和疲勞壽命。所以，利用傳統(tǒng)的解析方法，很難對切削機(jī)理進(jìn)行定量的分析和研究，都局限在經(jīng)驗化范圍內(nèi)，這嚴(yán)重影響了切削加工的效率，并導(dǎo)致加工成本高、加工過程中錯誤甚至事故的頻繁發(fā)生。 隨著計算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，一些學(xué)者將其引入到切削加工領(lǐng)域，從而形成了仿真技術(shù)，使得利用有限元仿真方法來研究切削加工過程以及各種參數(shù)之間的關(guān)系成為可能。通過應(yīng)用一些商用有限元軟件，工程師和研究人員可以定量分析這一過程，降低了切削過程分析的成本同時也提高了分析的質(zhì)量。通過應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行仿真模擬分析得出的數(shù)據(jù)與通過實驗得到的數(shù)據(jù)基本吻合，說明仿真模擬具有很高的可靠性，可作為研究設(shè)計的依據(jù)。 根據(jù)最新的資料顯示，目前的研究主要集中在以下幾個方面： (1)一般材料去除與切削過程的研究；（2）特殊加工過程的計算機(jī)模擬的研究；（3）切削過程的幾何與過程參數(shù)的研究；（4）加工過程中的熱研究；（5）加工過程中殘余應(yīng)力的研究； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 2 頁 共 66 頁（6）加工機(jī)床的動力學(xué)研究與控制；（7）機(jī)床磨損與誤差的研究；（8）切屑形成機(jī)理的研究；（9）最優(yōu)化與其他主題的研究。本文將采用有限元法研究切削過程中刀具幾何參數(shù)的變化對整個切削過程的影響。 研究背景與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀計算機(jī)模擬加工過程是制造工程領(lǐng)域的重要成果之一，由于使用了計算機(jī)模型對所需切削力、切削溫度、切削形成過程等進(jìn)行仿真，大大簡化了整個研究中試驗過程，減少了反復(fù)試驗，節(jié)約了研究成本和人力，具有很高的價值。研究該領(lǐng)域的學(xué)者，都傾向于應(yīng)用有限元進(jìn)行切削過程分析建模，有限元法的優(yōu)點(diǎn)是讓計算機(jī)能夠自動模擬整個切削的復(fù)雜過程。幾十年來的深入研究，人們對于計算機(jī)模擬已經(jīng)有了比較全面的了解，建模方法已經(jīng)從最初的簡單剪切平面法發(fā)展到更加復(fù)雜的有限元方法，而有限元方法是最新趨勢的代表。有限元法有著強(qiáng)大的應(yīng)用能力，可以包含幾乎所有金屬切削過程的各個方面，可以同時解決在刀—屑接觸面摩擦的應(yīng)力平衡方程、應(yīng)力—應(yīng)變增量關(guān)系式、熱傳導(dǎo)方程、材料本構(gòu)方程和應(yīng)力特性方程。這個方法可能比其他方法更細(xì)致地揭示金屬切削過程。國內(nèi)外的研究者在有限元分析法上都做了細(xì)致的研究，取得了很多卓越的成果，可也還是留下了一些發(fā)展的空間，讓我們后人去探索。MerChant、Piispanen 和 Leeandshaffer 是最早應(yīng)用分析模型的學(xué)者，他們利用了切屑角模型來分析切屑在生成過程中的角度與刀具前角的關(guān)系。1960 年 Clough 在他的論文“平面分析的有限元法（The Finite Element Metho