【正文】 和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 應 用 有 限 元 軟 件 對 麻 花 鉆 進 行 模 態(tài) 分 析 ， 研 究 其結構的震動特性 。 利用 deform 軟件對麻花鉆的工作過程進行模擬 仿真。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢 業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日 期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 陜 西理工學院畢業(yè)設計論文 III 目 錄 目 錄 .......................................... I 1 緒論 ............................................ 1 引言 ................................................ 1 研究背景與國內外研究現(xiàn)狀 ............................ 2 本課題的研究意義 .................................... 3 本課題研究的主要工作 ................................ 4 2 麻花鉆切削理論基礎 ............................... 6 麻花鉆應用到的理論基礎 .............................. 6 麻花鉆的組成 .................................... 6 麻花鉆的角度 .................................... 7 基面和切削平面 ................................... 9 鉆削力的計算 ........................................ 9 3 麻花鉆的建模 ................................... 11 PRO/ENGINEER ...................................... 11 Pro/ENGINEER 的概述 ............................ 11 創(chuàng)建毛坯 ....................................... 11 創(chuàng)建螺旋槽 ..................................... 16 創(chuàng)建橫刃 ....................................... 20 陜 西理工學院畢業(yè)設計論文 IV 4 有限元數值分析理論 與 ANSYS軟件介紹 ................ 25 有限元方法分析過程概述 ............................. 25 連續(xù)體的離散化 .................................. 25 單元分析 ....................................... 25 ANSYS 軟件介紹 ..................................... 25 軟件功能簡介 ................................... 26 前處理模塊 PREP7................................ 26 求解模塊 SOLUTION ............................... 27 靜應力分析 ......................................... 28 麻花鉆的靜應力分析步驟 ......................... 29 模態(tài)分析 ........................................... 36 模態(tài)分析 :模態(tài)分析的定義和模態(tài)分析介紹 ........... 36 在 ANSYS 中有以下幾種提取模態(tài)的方法： ........... 36 模態(tài)分析中的四個主要步驟： ..................... 37 模態(tài)分析步驟 : .................................. 37 5 鉆削過程的 模擬仿真與 DEFORM3D軟件介紹 ............ 47 軟件介紹 .................................... 47 deform3d 軟件簡介 .............................. 47 的操作流程 ............................. 47 鉆削過程仿真 ....................................... 50 致 謝 ........................................... 61 陜 西理工學院畢業(yè)設計論文 V 參考文獻 ......................................... 62 外文文獻譯文 ..................................... 63 陜西理工學院畢業(yè) 設計 論文 第 1 頁 共 66 頁 1 緒論 切 削加工是機械加工制造應用最多的加工方式之一，它可以應用在幾乎所有的機械加工制造行業(yè)當中，是國民生產的重要支柱。但研究切削過程也是一個非常復雜的課題，它不但涉及到多個學科的理論知識；切削的質量又受到刀具幾何參數、工件材料、溫度分布、應力和刀具磨損等影響；在切削加工中，切削表面的殘余應力和殘余應變又能嚴重影響了工件的精度和疲勞壽命。通過應用有限元軟件進行仿真模擬分析得出的數據與通過實驗得到的數據基本吻合，說明仿真模擬具有很高的可靠性，可作為研究設計的依據。研究該領域的學者，都傾向于應用有限元進行切削過程分析建模，有限元法的優(yōu)點是讓計算機能夠自動模擬整個切削的復雜過程。 國內外的研究者在有限元分析法上都做了細致的研究，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。 2020 年合肥工業(yè)大學的謝峰和劉正士有限元法及彈塑性變形理論對二維金屬切削 陜西理工學院畢業(yè) 設計 論文 第 3 頁 共 66 頁 的變形過程進行有限元分析，指出了金屬由彈性變形到塑性變形時單元剛度矩陣變化的規(guī)律。 2020 年華南理工大學的何振威、全燕鳴和樂有樹用 DEFORM2D 軟件建立了典型的正交切削模型，研究了高速切削中切削熱在切屑、工件和刀具部分的量化分配 規(guī)律。 隨著全世界越來越多的研究學者和工程師的努力，有限元法分析已經變得成熟和可靠，他們通過計算機所進行的大量的模擬科學研究，獲得了大量寶貴的資料和成果。所以，采用計算機模擬技術研究切削過程中的金屬變形及其溫度分布等是目前最有發(fā)展前景的研究方法之一。自從 1969 年以來，某些學者在流體力學中應用加權余數法中的咖遼金法或最小二乘法同樣獲得了有限元方程，因而有限元法可應用于以任何微分方程所描述的而各類物理場中，而不再要求這類物理場和泛函的極值有聯(lián)系。Deform3d 是 SFTC 公司開發(fā)的基于有限元分析的工藝仿真軟件，針對復雜的金屬成型過程，能夠分析各種成型、熱處理工藝，對加工過程中因工件材料、刀具材料的剪切變形、切削溫度內應力等因素進行分析，是正確選擇刀具材料、刀具角度和切削用量以及進行材料加工性分析的依據 。切削部分擔負主要切削工作，導向部分在工作時起導向的作用。直徑小的鉆頭為直柄。 如圖。如圖 所示，其值總是負的。主切削刃上各點的主偏角是變化的，外緣處大，鉆心處小。減小到 30176。在鉆削過程中，實際起作用的是這個后角，同時測量也方便。 ~30176。它是刃磨鉆頭時自然形成的，鋒角一定時，后角刃磨正確的標準麻花鉆橫刃斜角Ψ為 47176。 基面：切削刃上任一點的基面，是通過該點，且垂直于該點切削速度方向的平面，如圖 所示。 切削平面：切削刃上任一點的切削平面是包含該點切削速度方向，而又切于該點加工表面的平面（圖 所示為鉆頭外緣刀尖 A 點的基面和切削平面）。 鉆削力和扭矩 主切削刃 橫刃 棱帶 軸向力 40 57 3 扭矩 80 10 10 表 麻花鉆受力分布 軸向力 F= (N) 切削功率 =2 （ W） 表 高速鋼麻花鉆切削力及功率計算公式 計算公式 單 位 d（ mm）； f（ mm/r） 。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。 Pro/ENGINEER 還提供了全面集成緊密的產品開發(fā)環(huán)境。在其中選擇零件和實體單選按鈕，在名稱文本框中輸入 zuantou，單擊確定按鈕，進入特征創(chuàng)建環(huán)境。如圖 圖 草繪平面選取 陜西理工學院畢業(yè) 設計 論文 第 13 頁 共 66 頁 單擊圓心和圓點按鈕，繪制直徑為 20mm 的圓，作為拉伸截面，如圖 所示。 陜西理工學院畢業(yè) 設計 論文 第 18 頁 共 66 頁 圖 包絡曲線 單擊可變剖面掃描，設置操控面板如圖 所示 圖 螺旋槽特征選取 陜西理工學院畢業(yè) 設計 論文 第 19 頁 共 66 頁 繪制掃描截面如圖 所示 圖 掃描截面 單擊確定按鈕，去除材料，效果如圖 所示。如圖 所示。 圖 橫刃的創(chuàng)建 對橫刃進行修改 ，螺旋槽收尾，完成結果如圖 所示。并對每個單元根據分塊近似的思想，假設一個簡單的函數近似地表示單元內位移的分布 規(guī)律，再利用力學理論中的變分原理或其他方法，建立結點力與位移之問的力學特性關系，得到一組以結點位移為未知量的代數方程，從而求解結點的位移分量。其次，進行單元劃分，單元劃分完畢后，要將全部單元和結點按一定順序編號，每個單元所受的荷載均按靜力等效原理移植到結點 上，并在位移受約束的結點上根據實際情況設置約束條件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS 開發(fā)，它能與多數 CAD 軟件接口，實現(xiàn)數據的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產品設計中的高級 CAD 工具之一。 前處理模塊 PREP7 雙擊實用菜單中的“ Preprocessor” ，進入 ANSYS 的前處理模塊。用戶利用這些高級圖元直接構造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。 ANSYS 程序還提供了拖拉、延伸、旋轉、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。延伸網格劃分可將一個二維網格延伸成一個三維網格。 求解模塊 SOLUTION 前處理階段完成建模以后，用戶可以在求解階段獲得分析結果。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結構的影響并不顯著的問題。 ANSYS 可進行的結構動力學分析類型包括： 瞬態(tài)動力學分析、模態(tài)分析、諧波響應分析及隨機振動響應分析。當運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復雜結構在空間中的運動特性，并確定結構中由此產生的應力、應變和變形。 電磁場分析 主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、