【正文】 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 21 致 謝 本文是在唐志濤導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。 得出了削力曲線，并分析了切削力和切削溫度與各影響因素之間的變化關(guān)系及原因 。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 19 圖 311 切削溫度歲切削深度的變化規(guī)律 由圖 311 可以看出切削溫度隨著切削深度的增加而增大，但是溫度增加的不是十分明顯。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 18 圖 39 切削溫度隨切削速度的變化規(guī)律 由圖 39 可知，切削速度對(duì)切削溫度有較顯著的影響，隨著切削速度的提高，切削溫度明顯升高。所以，隨著切削速度的增大，切削力呈減小趨勢(shì)。刀具以一定的角速度繞著工件做勻角 速度運(yùn)動(dòng)，在刀具的作用下切屑與工件發(fā)生分離，產(chǎn)生的切屑發(fā)生彎曲變形直至 切屑從工件上切 除，實(shí)現(xiàn)材料的去除效果。 第三章 仿真結(jié)果分析 概述 材料的切削性能是多方面的，相應(yīng)地其評(píng)價(jià)指標(biāo)也有很多種。通過切削試驗(yàn)， Usui確定了硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼時(shí)粘接磨損模型的常數(shù)。 (2)流動(dòng)應(yīng)力準(zhǔn)則當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)的拉應(yīng)力大于工件流動(dòng)應(yīng)力的預(yù)設(shè)百分比時(shí)， 節(jié)點(diǎn)分離。其中工件劃分的網(wǎng)格數(shù)為 40000，而刀具網(wǎng)格的劃分相對(duì)稀疏，為 25000。其中，八節(jié)點(diǎn)六面體單元適用于變形分析和熱傳導(dǎo)分析，但進(jìn)行網(wǎng)格劃分比較麻煩；混和四面體單元的幾何特性是線性的，其網(wǎng)格劃分相對(duì)較容易。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 9 24 鈦合金切削的三維有限元模型示意圖 材料模型的建立 材料模型的建立，就是要獲得材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線關(guān)系 (本構(gòu)關(guān)系 )，以定義材料在載荷作用下的響應(yīng)行為。在本仿真中切削條件的可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置 (圖 23)。如果考慮這些因素的影響將使問題復(fù)雜化，不 利于求解。運(yùn)算時(shí)以 Step 的形式保存數(shù)據(jù)，并存到生成的 ． DB文件內(nèi)。 (3)后處理器。前處理器包括三個(gè)子模塊：①數(shù)據(jù)輸入模塊，便于數(shù)據(jù)的交互式輸入；②網(wǎng)格的自動(dòng)劃分與自動(dòng)再劃分模塊；③數(shù)據(jù)傳遞模塊，當(dāng)網(wǎng)格重劃分后，能夠在新舊網(wǎng)格之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、速度場(chǎng)、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞，從而保證計(jì)算的連續(xù)性。適用于熱、冷、溫成形，如材料流動(dòng)、模具應(yīng)力、金屬微結(jié)構(gòu)和缺陷 產(chǎn)生發(fā)展情況等。 DEFORM 使用并行求解可顯著提高求解速度。它有高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng)，有限元網(wǎng)格自動(dòng)生成器以及網(wǎng)格重劃分自動(dòng)觸發(fā) 系統(tǒng)。此外， DEFORM3D 延續(xù)了 DEFORM 系統(tǒng)幾十年來一貫秉乘的力保計(jì)算準(zhǔn)確可 靠的傳統(tǒng)。 20xx 年，杜隨更等對(duì)不同銑削參數(shù)下鈦合金 TC4 試樣表面形貌和表層組織進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)較高的主軸轉(zhuǎn)速對(duì)提高銑削表面質(zhì)量有益，而軸向切深對(duì)鈦合金高速銑削工件表層微觀甚微，同時(shí)發(fā)現(xiàn)銑刀端刃切削的工件表面，中心處表 面質(zhì)量比組織的影響邊緣處表面質(zhì)量好。 鈦合金高速切削技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 由于鈦合會(huì)材料具有良好的耐腐蝕性能和突出的力學(xué)性能，在航空航天、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，但其也存在工藝性差，切削加工困難的特點(diǎn)。在相同的切削條件下，切削溫度可比 45 號(hào)鋼時(shí)高出一倍以上。 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。但是，硫酸、氟酸和某些熱濃有機(jī)酸對(duì)鈦的腐蝕性大，另外鈦的腐蝕是均勻進(jìn)行的，不發(fā)生局部腐蝕和晶間腐蝕。 鈦合金的特性及加工特點(diǎn) 鈦合金的材料特性 鈦合金的物理化學(xué)特性： 鈦合金的類型：（ 1） α相鈦合金（用 TA 表示 )。 關(guān)鍵詞： 鈦合金 高速切削 切削溫度 切削力 有限元分析 ABSTRACT High speed machining technology is important basis of advanced manufacturing , and it is one of the most important orientation of advanced 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(diǎn) ......................................... 1 鈦合金的材料特性 .......................................... 1 鈦合金的切削加工特點(diǎn) ...................................... 2 鈦合金高速切削技術(shù)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(duì)象 ............................................ 4 DEFORM3D 的特點(diǎn) ........................................... 5 DEFORM 功能模塊 ............................................ 6 DEFORM3D 有關(guān)功能模塊在本課題研究中的應(yīng)用 ..................... 6 基于 DEFORM3D 切削模型的建立 ................................... 7 DEFORM3D 中應(yīng)用加工向?qū)?塊進(jìn)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(zhǔn)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(duì)切削力的影響 ................................... 15 切削深度和進(jìn)給量對(duì)切削力的影響 ........................... 16 仿真過程中的切削溫度 .......................................... 17 不同變量對(duì)切削溫度的影響 ................................. 17 第四章 總結(jié)與展望 ..................................................... 19 總結(jié) ............................