毕业设计（论文）-基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析.doc

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论文题目:基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析

摘要
在切削金属过程中所消耗的能量几乎90% 以上都转化为热, 致使工件、切屑和刀具的温度都上升, 其中刀具的温升与切削机理及切削参数密切相关, ,用有限差分数值方法, 对二元切削加工过程中切削区域温度场进行了计算机模拟。并以金刚石和硬质合金刀具切削钛合金为例, 进行了切削温度计算。经ANSYS分析, 模拟计算效果图与实测切削温度值吻合良好。这不削计算机模拟是可行的,同时也为探索难加工材料的切削加工特性提供了一种新的解析方法,可节省大量实验,为进一步预测最佳切削过程、指导新型刀具材料的开发奠定了基础。
关键词: ANSYS,切削温度,解析预测,有限差分
Abstract
Based on heat transfer, by using a finite difference numerical method and puter, temperature field at cut ting area in two dimensional machining processes is pre2dicted. Take machining titanium alloy by using diamond too l and carbide too l for examples, the cutting temperature is calculated. The calculated temperature is in good agreement with that measured. This indicates puter simulation of cutting temperature is applicable. It also provides a new analytic method for the study of cutting and processing features of hard process2ing materials. A large amount of experiments will be saved thus. It lay a for p redict2ingthe optimum cut ting process and instructing the development of new cutter materials.
Key words:ANSYS,Cut ting temperature,Analytic prediction,Finite difference
目录
1绪论 1
1
研究切削温度的意义 1
切削温度在国内外的研究现状 2
研究目的、意义和内容 2
3
ANSYS 的定义 3
ANSYS软件的内容 3
ANSYS软件提供的分析类型 4
3 ANSYS 对物体的热分析 5
5
ANSYS热分析特点 5
4 ANSYS在实例中的应用 6
定义工作文件名和工作标题 6
定义单元类型 7
定义材料性能参数 7
10
13
15
18
结果分析 18
5致谢 19
6参考文献 20
1绪论

在机械制造业中,虽然已发展出各种不同的零件成型工艺,但目前仍有 90 %以上的机械零件是通过切削加工制成。在切削过程中,机床作功转换为等量的切削热,这些切削热除少量逸散到周围介质中以外,其余均传入刀具、切屑和工件中,刀具、工件和机床温升将加速刀具磨损,引起工件热变形,严重时甚至引起机床热变形。因此,在进行切削理论研究、刀具切削性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时,对切削温度的测量分析非常重要。使用ANSYS测量分析切削温度时,既可测定切削区域的平均温度,也可测量出切屑、刀具和工件中的温度分布。
研究切削温度的意义
切削加工时,切削温度对工作前角、刀—屑平均摩擦系数,单位切削功率及切屑变形系数的影响都是很大的。在切削温度低600℃的情况下,切削温度直接影响积屑瘤的消长,从而影响到积屑瘤前角,所以工作前角随切削温度的变化而变化。刀—屑平均摩擦系数随切削温度变化原因有二。其一是积屑瘤前角随切削速度而变化,当θ<300℃时,积屑瘤前角随着温度的提高而增大;当300℃<θ<600℃时,积屑瘤前角随切削温度的升高而减小。其二是:刀—屑界面上切屑底层金属的强度随切削温度的上升而下降;