【正文】 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，就成為了必須重點研究的課題，需要深入地研究切削機理、切削加工和切屑形成理論。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對本研究提供過幫助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(yīng) 用 有 限 元 軟 件 對 麻 花 鉆 進 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 行 模 擬 仿 真 。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)?？梢圆捎糜坝?、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)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。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 ..............................................61外文文獻譯文 ..........................................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)用在幾乎所有的機械加工制造行業(yè)當(dāng)中，是國民生產(chǎn)的重要支柱。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。通過應(yīng)用有限元軟件進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)。研究該領(lǐng)域的學(xué)者，都傾向于應(yīng)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(fù)雜過程。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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 3 頁 共 66 頁2022 年合肥工業(yè)大學(xué)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。2022 年華南理工大學(xué)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(xué)者和工程師的努力，有限元法分析已經(jīng)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(xué)研究，獲得了大量寶貴的資料和成 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 4 頁 共 66 頁果。所以，采用計算機模擬技術(shù)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(xué)者在流體力學(xué)中應(yīng)用加權(quán)余數(shù)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(yīng)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(fù)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(nèi)應(yīng)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 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 5 頁 共 66 頁以及進行材料加工性分析的依據(jù)。切削部分擔(dān)負(fù)主要切削工作，導(dǎo)向部分在工作時起導(dǎo)向的作用。直徑小的鉆頭為直柄。如圖。如圖 所示，其值總是負(fù)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(biāo)準(zhǔn)麻花鉆橫刃斜角 Ψ 為 47176?；妫呵邢魅猩先我稽c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(chǎn)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(xué)院畢業(yè)設(shè)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 18 頁 共 66 頁圖 包絡(luò)曲線單擊可變剖面掃描，設(shè)置操控面板如圖 所示圖 螺旋槽特征選取 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(jié)果如圖 所示。并對每個單元根據(jù)分塊近似的思想，假設(shè)一個簡單的函數(shù)近似地表示單元內(nèi)位移的分布規(guī)律，再利用力學(xué)理論中的變分原理或其他方法，建立結(jié)點力與位移之問的力學(xué)特性關(guān)系，得到一組以結(jié)點位移為未知量的代數(shù)方程，從而求解結(jié)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(jié)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(jié)點上，并在位移受約束的結(jié)點上根據(jù)實際情況設(shè)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(shù) CAD 軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)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(gòu)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(zhuǎn)、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)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(jié)果。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。 ANSYS 可進行的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機振動響應(yīng)分析。當(dāng)運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)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、磁力線分布、力、運動效應(yīng)、電路和能量損失等。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布