【正文】 in the processes of machining can also be predicted quantitatively. Besides, numerical method is significant in saving time and sources, improving the precisions.In the paper, we make the research about the cutting heat generation and transmission, the temperature of the cutting system. The paper presents a theory for solving method of cutting tool temperature field. The use of finite element analysis software DEFORM simulates the HSC process of the AISI1045 steel. The paper gets the temperature field about the tool, the distribution of cutting heat and the analysis of the tool thermal stress. Experimental results obtained are consistent with the literature conclusions. The paper achieved plementary advantages between the mon software DEFORM and ANSYS, Savings in workload and working hours. This is for the subsequent numerical simulation provides a viable ideas and methods.The paper analysis the cutting process in the distribution of heat，different heat transfer coefficient to the tool heat flux, gasket material on the impact of tool heat transfer. This provides a viable ideas and methods for the subsequent numerical simulation. This study results show that the High Speed Machining can effectively reduce the transmission of the work piece and tool cutting heat ratio, will increase productivity and processing precision. In the actual metal cutting process, it is helpful to reducing the overall temperature of the tool and suppressing the tool’s chemical activity at high temperatures to use the effective cooling method or the higher heat transfer coefficient. In the High Speed Machining progress, we should pay enough attention on the cooling and when we choose the gasket we should consider the strength cost in the first, and then choose the higher heat transfer coefficient in the reasonable case. Keywords high speed cutting；finite element；cutting temperature；cutting tool目 錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本文的研究結(jié)果表明高速加工可以有效地減少傳入工件和刀具的切削熱比率，這對提高生產(chǎn)率、加工精度等是有益的；在實(shí)際的金屬切削過程中，采用有效的強(qiáng)化冷卻方式，獲得較高的換熱系數(shù)，對降低刀具的整體溫度，并且對抑制刀具在高溫下的化學(xué)活性很有幫助。 本文首先研究了切削過程中切削熱的產(chǎn)生和傳出、切屑—刀具—工件系統(tǒng)的溫度分布，從理論上給出一種求解刀具切削溫度場的方法；然后，使用有限元分析軟件DEFORM模擬了AISI1045鋼的高速切削過程，得到了刀具溫度場的分布情況及切削熱的分配情況，并對刀具的熱應(yīng)力進(jìn)行了分析，其結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果基本一致；最后，將DEFORM的結(jié)果作為邊界條件，在ANSYS中對刀具內(nèi)的傳熱過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，實(shí)現(xiàn)了通用軟件DEFORM和ANSYS之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，節(jié)省了工作量和工作時(shí)間，這為以后的數(shù)值模擬計(jì)算提供了一種可行的思路和方法。鑒于以往針對刀具內(nèi)的傳熱分析的研究較少，本文用數(shù)值模擬方法對刀具在切削程過中的傳熱進(jìn)行較為深入地研究。摘 要高速切削刀具內(nèi)的傳熱分析摘 要高速切削機(jī)理的研究作為高速切削技術(shù)的理論基礎(chǔ)，對高速切削技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展起重要作用。在高速切削機(jī)理研究中，切削過程中的傳熱研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。數(shù)值方法是研究高速切削加工機(jī)理的一種有效手段，不僅可以克服試驗(yàn)方法的不足，能夠?qū)η邢鬟^程中切屑形成、切削力、溫度場、應(yīng)力應(yīng)變分布等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行定量的預(yù)測，而且對節(jié)省加工時(shí)間和成本，提高加工精度具有重要的意義。本文分析了切削過程中熱量的分配情況，換熱系數(shù)對刀具傳熱的影響；墊片的材料對刀具傳熱的影響。高速切削時(shí)應(yīng)著重注意切削冷卻，墊片的選擇應(yīng)在首先考慮強(qiáng)度、成本等條件下合理選擇傳熱系數(shù)大的材料。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。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(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。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。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒 論 1 引言 1 高速切削加工技術(shù)概述 1 高速切削傳熱過程的研究的意義及現(xiàn)狀 2 本課題的研究意義、目標(biāo)及主要工作 3第2章 高速金屬切削刀具溫度場的理論計(jì)算 6 固體熱傳導(dǎo)的理論基礎(chǔ) 6 高速金屬切削刀具溫度場的計(jì)算 11 本章小結(jié) 17第3章 高速金屬切削過程的有限元模擬 19 有限元方法簡介及DEFORM軟件介紹 19 有限元關(guān)鍵技術(shù)介紹 20 切削過程的模擬及結(jié)果分析 24 24 25 27 37 28 32 本章小結(jié) 33第4章 高速切削過程中刀具內(nèi)的傳熱分析 35 ANSYS軟件介紹及建模 35 不同邊界條件下的刀具內(nèi)的傳熱分析 37 換熱系數(shù)對刀具傳熱的影響 42 墊片熱傳導(dǎo)率對刀具傳熱的影響 44 本章小結(jié) 45第5章 結(jié)論與展望 47 結(jié)論 47 展望 48參考文獻(xiàn) 49攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 52致謝 53CONTENTSCONTENTSChinese Abstract IABSTRACT IIChapter 1 Introduction 1 Introduction 1 Overview of the High Speed Cutting 1 The significance and status of the High Speed Cutting 2 The significance,target and main subject for this research 3Chapter 2 The calculation of the High Speed Cutting temperature field 6 The oretical foundation of the solidstate heat conduction 6 The calculation of the tool temprature in the High Speed Cutting 11 Summary 17Chapter 3 The finit element methods of the High Speed Cutting process 19 The introduction of the finit element method and DEFORM 19 The introduction of the key technologies of finite enlement methods 20 The numercal simulation of the cutting process and analysis 24 The estabilishiment of the cutting modle 24 The cutting process 25 The model accuracy verification 27 The rake face temperature 27 The cutting heat betweem tool and workpiece 28 The cutting tool stress analysis 32 Summary 33Chapter 4 The analysis of the tool heat flux in the High Speed Cutting 35 The introduction of ANSYS and modoling 35 Anlysis of the cutting tool heat flux in differernt boundary condition 37 Heat transfer coefficient affected to the heat flux of the cutting tool 42 Gasker themal conductivity affected to the heat flux of the cutting tool 44 Summary 45Chapter 5 Conclusion and outlook 47 Conclusion 47 Outlook 48Reference 49Academic paper is published during the study for master39。切削加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的加工方法之一，它在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。對金屬切削加工進(jìn)行理論研究將對促進(jìn)我國工業(yè)的整體進(jìn)步具有很大的作用。高速切削技術(shù)(High Speed Cutting，HSC)被人們稱為機(jī)械制造業(yè)的新的革命，主要包括高速硬切削、高速軟切削、大進(jìn)給切削等技術(shù)[2]。高速切削技術(shù)產(chǎn)生至今已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于薄壁零件加工、工具制造、航空航天的復(fù)雜曲面、模具等領(lǐng)域，金屬材料的高速切削加工是一個(gè)局部產(chǎn)生高溫、高壓、高應(yīng)變和高應(yīng)變率的非線性動(dòng)態(tài)隨機(jī)過程。因此對切削過程中刀具內(nèi)溫度的傳熱進(jìn)行研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。高速切削加工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及機(jī)床、刀具、工件、加工工藝過程參數(shù)及切削機(jī)理等諸多方面。[3—4]。通常將切削速度超過普通切削的510倍的切削看作高速切削加工。高速加工則采用了高轉(zhuǎn)速、快移動(dòng)、小切削量和小的進(jìn)給深度，工件可以得到好的表面質(zhì)量(級精度)，高速切削工藝有如下特點(diǎn)[67]：(1)高去除率，主要應(yīng)用于航空航天產(chǎn)品及工具模件的制造；(2)高表質(zhì)量，主要應(yīng)用于光學(xué)零件、精細(xì)零件等方面的加工；(3)小切削力，主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)、家用設(shè)備等方面的加工；(4)高激振頻率，主要應(yīng)用于精密機(jī)械和光學(xué)工業(yè)；(5)切屑的散熱，主要應(yīng)用于熱敏感工件的加工。2）高速切削加工中刀具的應(yīng)用。高速切削加工技術(shù)主要應(yīng)用于加工鋼、鑄鐵、鋁鎂合金、各種復(fù)合材料等。由于鋁及其合金在航空和航天以及汽車業(yè)的廣泛應(yīng)用，在對這些合金進(jìn)行加工時(shí)采用高速切削，可以帶來顯著的效益。汽車的缸體、缸蓋等大平面的加工一般采用高速銑削，應(yīng)用高速銑削技術(shù)可以提高其加工的精度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。非金屬材料代替金屬等材料用于航空航天、汽車、儀表等行業(yè)越來越普及，應(yīng)用高性能的硬質(zhì)合金和PCD刀具