【正文】 設(shè)， Usui 對(duì)前刀面的月牙灃磨損進(jìn)行了預(yù)測(cè)。而 Usui 模型在連續(xù)加工 (如切削 )方面有更好的表現(xiàn)。 (3)絕對(duì)壓力準(zhǔn)則當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)的壓應(yīng)力大于預(yù)設(shè)值時(shí)，節(jié)點(diǎn)分離。幾何準(zhǔn)則主要通過(guò)變形體的幾何尺寸變化來(lái)判斷分離與否。 圖 26 工件網(wǎng)格劃分 圖 27 刀具網(wǎng)格劃分 刀屑分離準(zhǔn)則 與一般的金屬塑性成形不同的是，切削加工是一個(gè)使被加工材料不斷產(chǎn)生分離 的過(guò)程。因此，因根據(jù)實(shí)際情況，在一些場(chǎng)變量變化梯度較大的區(qū)域，劃分較為致密的網(wǎng) 格，而變形較小或各場(chǎng)量變化梯度較小的區(qū)域劃分較為稀疏的網(wǎng)格。 Deform3D 采用的是經(jīng)過(guò)特殊處理的四面體單元。確保模擬邊界條件與實(shí)際情況吻合。在本研究中，假定刀具材料為剛性材料，因其強(qiáng)度、 硬度遠(yuǎn) 遠(yuǎn)高于工件材料，所以在切削過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)變非常小，分析時(shí)只考慮其摩擦、熱傳導(dǎo)等影響。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 8 圖 22 加工向?qū)? 圖 23 條件設(shè)定界面 幾何模型的建立 幾何建模就是要生 成刀具及工件的幾何模型，為有限元網(wǎng)格的劃分和材料屬性的定義提供載體。最終生成圖 24 所示的仿真模型。利用加工向?qū)нM(jìn)行的設(shè)置主要步驟有： (1)進(jìn)入 DEORM3D 主界面。因此假定機(jī)床、夾具是剛性體。為了有效地運(yùn)用有限元方法模擬金屬切削過(guò)程，更好地揭示切削機(jī)理，在切削模型的建立過(guò)程中，需考慮以下關(guān)鍵問(wèn)題： 工件材料的流動(dòng)應(yīng)力模型；有限元網(wǎng)格的劃分；切屑分類(lèi)準(zhǔn)則；磨損模型等。在模擬過(guò)程中，不僅可以隨時(shí)中斷和結(jié)束模擬，還可以進(jìn)入后處理器觀察模擬效果。在前處理器中，需設(shè)置切削參數(shù)、工作溫度和接觸面屬性；選擇刀具和工件的材料、形狀；進(jìn)行網(wǎng)格的劃分及設(shè)定模擬條件，并最后檢查設(shè)定結(jié)果，最后生成后綴為 DB 的文件，則前處理階段完成。 DEFORM 軟件的后處理器主要是對(duì)有限元計(jì)算產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù) 進(jìn)行解釋?zhuān)糜陲@示計(jì)算結(jié)果，結(jié)果可以是圖形形式，也可以是數(shù)字、文字混編的形式，獲取的結(jié)果可為每一步有限元網(wǎng)格；等效應(yīng)力、等效應(yīng)變以及破壞程度的等高線(xiàn)和等色圖；速度場(chǎng)；溫度場(chǎng)；壓力行程曲線(xiàn)等。 (2)求解器。這三個(gè)模塊主要完成以下功能：力學(xué)模型的建立與離散化以及初、邊值條件的提法是前處理器的關(guān)鍵。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 6 DEFORM 功能模塊 成形過(guò)程仿真系統(tǒng)的建立，就是將塑性有限元理論、剛塑性成形工藝學(xué)，計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)等相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的過(guò)程。 DEFORM3D 處理的對(duì)象為復(fù)雜的三維零件、模具等，其模型來(lái)自 CAD 系統(tǒng)的面 或?qū)嶓w造型 (STL／ SLA)格式，并集成有設(shè)備成形模型。 DEFORM3D 則可以對(duì)復(fù)雜的模具、等三維零件等進(jìn)行虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)。利用 DEFORM 可獲得金屬成形過(guò)程的速度場(chǎng)、靜水壓力場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)結(jié)果，以分析型材成形中波浪、扭擰、折疊、裂紋等缺陷。在精度要求較高的區(qū)域，還可以劃分較為細(xì)密的網(wǎng)格，從而降低解析模型， 并顯著提高計(jì)算效率。具備集成的金屬合金材料庫(kù)、多種成形設(shè)備模型和可供用戶(hù)自定義的子程序。它具有魯棒性好、易于使用的特點(diǎn)，其強(qiáng)大的模擬引擎，能夠分析金屬成形過(guò)程中多個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象耦合作用的大變形和熱特性。 DEFORM3D 的計(jì)算精度和結(jié)果可靠性，被國(guó)際成形模擬領(lǐng)域公認(rèn)為第一。 DEFORM3D 不僅魯棒性好，而且容易使用，其強(qiáng)大的模擬引擎能夠分析金屬成形過(guò)程中的多個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象耦合作用的大變形和熱特性。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 4 第二章 DEFORM3D軟件的介紹與切削模型的建立 DEFORM 軟件的介紹 20世紀(jì) 70 年代后期，位于美國(guó)加州伯克利的加利福尼亞大學(xué)小林研究室在美 國(guó)軍方的支持下開(kāi)發(fā)出了有限元軟件 ALPID， 1990年在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出 DEFORM2D軟件。 20xx 年，吳紅兵等利用三維有限元模型，對(duì) TC4 材料高速加工過(guò)程中不同切削速度和切削深度下的加工表面殘余應(yīng)力分布作了分析。因此，關(guān)于鈦合金的切削加工一直都是研究熱點(diǎn)，學(xué)者們從不同角度對(duì)鈦合金的切削加工作了研究： 20xx 年，史興寬等通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫和數(shù)值計(jì)算的方法，研究了鈦合金 TC4 高速銑削時(shí)表面溫度場(chǎng)的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)高速銑削時(shí)，切削點(diǎn)與即將切削部位有很大的溫度梯度。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn)。 (3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時(shí)約小 20％，由于切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，單位 接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大加大，加速刀具磨損。 除此之外，鈦合金還具有熔點(diǎn)高、摩擦系數(shù)大、常溫回彈大、塑性低、比重輕等特性。當(dāng) C%時(shí)，鈦合金與 C反應(yīng)生成 TiC； 300℃ 就開(kāi)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(kāi)始強(qiáng)烈吸 O，并形成硬度很高的硬化層； 600℃ 時(shí)與氮作用，也會(huì)形成 TiN 硬質(zhì)表層。 鈦的導(dǎo)熱系數(shù) λ低，λ =（ m熱穩(wěn)定性好，在 300500℃ 下其強(qiáng)度比鋁合金高10 倍，工作溫度可達(dá) 500℃ 。(2)β相鈦合金（用 TB 表示）；（ 3）α+β相鈦合金（用 TC 表示 )。 另外，本課題選擇的 DEFORM3D 軟件進(jìn)行有限元仿真分析。此 外，鈦合金的成本相對(duì)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(yán)重等系列問(wèn)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。其次是切削參數(shù)的設(shè)定以及刀具和工件的網(wǎng)格劃分。在鈦合金高速切削過(guò)程中，切削熱和切削力是影響提高鈦合金切削速度主要原因。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì) ）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線(xiàn)路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng) 閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn) 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過(guò)程 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì) ）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 院（系）：機(jī)電汽車(chē)工程學(xué)院 姓名 學(xué)號(hào) 畢業(yè)屆 別 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目