【正文】 .............................. 19 展望未來(lái) ...................................................... 19 致 謝 ................................................................ 21 參考文獻(xiàn) .............................................................. 22 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 1 第一章 緒 論 本課題研究的意義和背景 鈦合金由于其優(yōu)良的特性，在航空、航天、醫(yī)療、兵器、電子、化工等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 院（系）意見： 教學(xué)院長(zhǎng)（主任）（簽字）： 年 月 日 備注： 摘要 高速切削加工技術(shù)是先進(jìn)制造業(yè)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是先進(jìn)制造技術(shù)重要研究方向之一，隨著鈦合金在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)鈦合金高速切削技術(shù)的需求越來(lái)越急迫。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(kù)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。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(guò)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(guò) 的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 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、開題報(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 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（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）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“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng) 閱書 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）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“√”） 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 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）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： 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 院（系）：機(jī)電汽車工程學(xué)院 姓名 學(xué)號(hào) 畢業(yè)屆 別 專業(yè) 車輛工程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 基于 DEFORM3D 的鈦合金高速切削仿真研究 指導(dǎo)教師 學(xué)歷 博士 職稱 講師 所學(xué)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 具體要求 (主要 內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等 )： 主要進(jìn)行幾何與材料建模，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，分析不同因素對(duì)切削溫度和切削力的影響及切削溫度隨切削過(guò)程的進(jìn)行的變化。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。 另外，本課題選擇的 DEFORM3D 軟件進(jìn)行有限元仿真分析。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℃ 。當(dāng) C%時(shí)，鈦合金與 C反應(yīng)生成 TiC； 300℃ 就開始吸 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。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。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)。 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。 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。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。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。 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)。 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。 (2)求解器。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。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；切屑分類準(zhǔn)則；磨損模型等。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。 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。確保模擬邊界條件與實(shí)際情況吻合。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。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。而 Usui 模型在連續(xù)加工 (如切削 )方面有更好的表現(xiàn)。通過(guò)對(duì)后刀面的磨損進(jìn)行預(yù)測(cè)，其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符。因此，研 究切削力的規(guī)律和計(jì)算方法，分析切削溫度的變化規(guī)律有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。由圖可見切削力是一個(gè)“增大一減小一增大一減小”的周期過(guò)程，這是因?yàn)闊熍_(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 14 TC4 在切削過(guò)程中形成鋸齒狀切屑，切屑形成過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝蛔冃螀^(qū)開始產(chǎn)生集中滑移變形時(shí)，其承載能力大幅下降導(dǎo)致幾何失穩(wěn)，切削力絕對(duì)值逐漸減小，隨后由于刀具繼續(xù)前進(jìn)對(duì)切削層材料產(chǎn)生積壓，切削力絕對(duì)值又逐漸增大。而從圖 38 可以看出，工件的最高溫度分布在切屑根部的很大區(qū)域范圍內(nèi)，并在與刀尖接觸區(qū)域達(dá)到最大值，其原因是切屑根部附近金屬的塑性變形產(chǎn)生的熱量使其自身溫度升高 ，并且傳熱不及時(shí)。但隨著進(jìn)給量的增 大，單位切削力和單位切削功率將減小、切除單位體積金屬所產(chǎn)生的熱量也隨之減小。 （ 3）建立了 DEFORM3D 對(duì)鈦合金的車削過(guò)程有限元仿真模型。 (3)由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，對(duì)切削溫度和切削力的研究只進(jìn)行了仿真分析，在今后的研究中還應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量切削溫度與切削力，與仿真結(jié)果