麻花钻的参数化建模与有限元分析

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1、题目麻花钻的参数化建模与有限元分析学生姓名学号所在学院专业班级指导教师完成地点年月日麻花钻的参数化建模与有限元分析【摘要】现代工业加工中广泛使用的麻花钻,它是一种形状复杂的实心工件孔加工刀具。由于麻花钻在机械加工中的重要作用，人们一直致力于钻头的改进和钻削过程的研究。在本文中，我们研究了麻花钻的结构及其钻削性能。利用Proe5.0对麻花钻进行参数化建模，建立麻花钻的实体模型，准确创建麻花钻的螺旋槽、主切削刃、副切削刃、钻尖等特征，然后利用ANSYS软件对模型进行钻削力和温度的有限元分析。研究麻花钻在切削过程中，轴向力、扭矩、切削温度与进给量、直径之间的关系。【关键词】麻花钻;PROE实体

2、建模;ANSYS有限元分析ManualtwistdrillofparameterizedmodelingandfiniteelementanalysisAbstract:Twistdrilliswidelyusedinmodernindustrialprocesses.Itisakindofcomplexsolidworkpieceholemachiningtool.Becauseofthetwistdrillinimportantroleinmechanicalmanufacturing,peopleisdevotedtoimprovethetwistdrillandResearcho

3、ndrillingprocess.Inthisarticle,weresearchedtwistdrillstructureanddrillingperformance.UsePro/E5.0maketwistdrillparametricmodel,establishtheentitymodeloftwistdrill,accuratelycreatetwistdrillspiralflute,maincuttingedge,vicecuttingedge,drillingpointed.ThenuseANSYSsoftwareanalysisdrillingforceandtempe

4、ratureofthemodel.Inthetwistdrillcuttingprocess,weresearchedtherelationshipbetweenaxialforce,torque,cuttingtemperatureandFeeding,diameter.Keywords:manualtwistdrill;Proe5.0entitymode;ANSYSfiniteelementanalysis目录1.绪论12.麻花钻的参数化建模与结构优化32.1麻花钻的工作部分32.2麻花钻切削部分的几何参数42.2.1基面p与切削面p42.2.2螺旋角β与刃倾角52.2.3顶角2于主

5、偏角62.2.4副偏角62.2.5前角62.2.6后角72.2.7横刃72.3麻花钻的结构尺寸82.4选择麻花钻型号确定参数82.5利用Pro/E对麻花钻进行实体建模92.5.1创建工作部分主体92.5.2创建钻尖102.5.3创建结合部分122.5.4实体化和创建退刀槽132.5.5制作椎柄142.6结构优化152.6.1麻花钻的结构缺陷152.6.2结构改进方法162.6.3优化实例163.麻花钻的有限元分析与钻削性能优化193.1有限元分析的简介193.2有限元分析的特点和原理193.3ANSYS介绍203.4前置处理213.4.1实体建模213.4.2网格划分223.5施加载荷2

6、33.5.1轴向力233.5.2力矩24I3.5.3温度243.6后置处理253.6.1轴向力结果253.6.2力矩结果263.6.3温度分布结果273.7钻削性能优化284.总结与展望304.1本文总结304.2本文存在的问题304.3展望30致谢31参考文献32I1.绪论人类认识和使用钻头的历史可以上溯到史前时代，燧人氏“钻木取火”所使用的石钻,可以看作最原始的钻头。麻花钻自1864年问世以来，不但其结构形状不断变化，还在材料改进的基础上，产生许多新型的加工刀具。麻花钻目前仍是国内外应用最广泛、生产实用性最强的钻削加工工具[1]。孔加工在金属切削加工中占有重要地位，一般约占机械加工的

7、1/3。其中钻孔约占22%～25%，其余孔加工约占11%～13%。孔加工技术是机械加工领域中的一项重要技术,也是当今机械加工中大有可为的应用技术[2]。由于麻花钻在机械加工中的重要作用，各国专家学者对麻花钻的研究从未间断，重视程度越来越高。尽管钻头的使用如此广泛，但钻削加工也是最复杂的机械加工方法之一。正因为如此，人们一直致力于钻头的改进和钻削过程的研究。麻花钻钻削过程中仍存在一些问题：(1)横刃长，轴向力大；(2)主切削刃上各点处