【正文】 工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。DEFORM3D 是一套基于工藝模擬系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)，專門設(shè)計(jì)用于分析各種金屬成形過程中的三維流動(dòng)，提供極有價(jià)值的工藝分 析數(shù)據(jù)，及有關(guān)成形過程中的材料和溫度流動(dòng)，是模擬 3D 材料流動(dòng)的理想工具。它提供了 230 多種材料數(shù)據(jù)庫資料，幾乎包含了所煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 5 有常用材料的彈性變形數(shù)據(jù)、塑性變形數(shù)據(jù)、熱能數(shù)據(jù)、熱交換數(shù)據(jù)、晶體長大數(shù)據(jù)、材料硬化數(shù)據(jù)和破壞數(shù)據(jù)，方便用戶在計(jì)算過程中使用。實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可單獨(dú)求解，也可以耦合在成形模 擬過程中分析。 DEFORM3D 有關(guān)功能模塊在本課題研究中的應(yīng)用 本課題所用的 DEFORM3D 功能模塊為 Machining 模塊。 DEFORM3D 中應(yīng)用加工向?qū)K進(jìn)行車削仿真的基本步驟 DEFORM 為了方便應(yīng)用，提供了成型分析、加工分析 (包括切削和鉆削 )等向?qū)В脩糁恍璋聪驅(qū)нM(jìn)行相關(guān)設(shè)置，生成數(shù)據(jù)庫之后即可對(duì)模型求解。本研究所采用的刀具材料為 Carbide(Cobalt15%)的硬質(zhì)合會(huì)刀片，工件材料為鈦合金 Ti6Al4V(即 TC4)。另外，一個(gè)好的分 離準(zhǔn)則在切削材料確定后，不應(yīng)隨著切削條件的變化而變化。此方法的不足之處在于不能對(duì)切削刃經(jīng)過處 理的刀具 (如刀刃鈍圓和磨損的刀具 )進(jìn)行預(yù)測。切削力從開始 逐漸增大，迅速達(dá)到一個(gè)較大值，然后局部減小，并開 始在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，進(jìn)入穩(wěn)定階段。 圖 310 切削溫度隨進(jìn)給量的變化規(guī)律 由圖 310 可知，進(jìn)給量增大，切削溫度也增大。因此，作者認(rèn)為以后的研究可以圍繞下面的幾個(gè)方面深入展開： (1)在刀具的幾何參數(shù)對(duì)切削過程的影響 中應(yīng)當(dāng)被更深入地研究。 (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)測量切削溫度與切削力，與仿真結(jié)果對(duì)比，并研究應(yīng)力在刀具和工件上的分布情況。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。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 在切削過程中形成鋸齒狀切屑，切屑形成過程中，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。通過對(duì)后刀面的磨損進(jìn)行預(yù)測，其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符。幾何準(zhǔn)則主要通過變形體的幾何尺寸變化來判斷分離與否。確保模擬邊界條件與實(shí)際情況吻合。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。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。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 6 DEFORM 功能模塊 成形過程仿真系統(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)合的過程。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 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。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)。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。 另外，本課題選擇的 DEFORM3D 軟件進(jìn)行有限元仿真分析。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 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 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)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì) ）過程中的治學(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)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 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)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 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： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長）： （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程的進(jìn)行的變化。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 的材料。 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 院（系）意見： 教學(xué)院長（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)用越來越廣泛，對(duì)鈦合金高速切削技術(shù)的需求越來越急迫。 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 )。 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。 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)。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)。 DEFORM 使用并行求解可顯著提高求解速度。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、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞，從而保證計(jì)算的連續(xù)性。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)。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)。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