高强度钢钻削过程的加工仿真与实验研究

《高强度钢钻削过程的加工仿真与实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级公开分类号ＴＨ１６４＇ＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：高强度钢钻削过程的加工仿真与实验研究作者：马未未指导教师：曹岩教授．付雷杰博士申请学位学科：机械制造及其自动化２０１８年４月２５日高强度钢钻削过程的加工仿真与实验研究学科：机械制造及其自动化研究生签字：指导教师签字：摘要高强度钢在切削加工过程中存在断屑困难，切削温度高，单位面积上的切削力大等问题，利用传统的切削试验方法耗时耗财，效率不高且对切削的预见性不强。针对上述问题，本文研究了高强度钢钻削过程的加工仿真技术，并

2、对钻削过程进行了实验研究。论文的主要内容包括以下几个方面：首先，本文利用三维建模软件（SolidWorks）建立了麻花钻的模型，采用双因素无重复试验设计方法设计了仿真试验表，在DEFORM-3D软件中对高强度钢钻削仿真实验表中的数据进行仿真。分析了仿真过程中会遇到的一些问题，并针对这些问题提出了相应的解决方法。得到不同切削参数下钻削高强度钢时的轴向力、转矩，以及钻削温度等所对应的形象直观的仿真结果。并将仿真的具体数据导出，对导出的数据进行滤波来消除大误差点，得到相应的仿真实验数据，采用图表的形式对数据的变化情况进行呈现。其次，利用方差分析法即就是变异数分析对受切削参数影响的轴向力，

3、扭矩及温度等进行显著性分析。仿真的数据表导入Designexpert软件中，研究仿真试验指标和试验因素之间的回归关系（响应面分析），并就有交互关系的试验因素生成的响应曲面进行分析。对钻削参数、钻削轴向力与扭矩之间的响应关系进行二次非线性拟合及分析，获得钻削轴向力、扭矩与切削参数间的函数关系，为进一步优化加工参数提供参考。最后，结合MATLAB中的遗传算法工具箱，采用多目标优化的方法，来对加工参数进行优化，获得了钻削加工的Pareto最优解集。从Pareto最优解集中获得了部分优化的切削参数，并对优化出的部分切削参数进行钻削实验。对实验中切屑的形态，钻削时的振动情况，孔的质量等进行观

4、察、测量和分析。将实验中获得的数据进行整理分析，以此验证了仿真优化后的结果与实验结果的一致性以及优化的有效性和仿真的可行性。本文采用有限元方法分析钻削加工过程，获得了硬质合金麻花钻在钻削AISI4340时的切削参数。并且证明以仿真结果代替部分加工实验来对加工参数进行优化有一定依据以及准确度，该方法可以有效的缩短研究周期，在节约资源的同时获得准确可靠的加工参数。优化后的加工参数为工艺人员研究高强度钢钻削过程，进一步优化加工参数和改进加工工艺提供有价值的参考依据，对实践有一定的指导价值。关键词：高强度钢；钻削；DEFORM；钻削力；钻削用量；双因素无重复试验；回归分析；多目标优化Dri

5、llingProcessingSimulationandExperimentalResearchofHighStrengthSteelDiscipline:MechanicalManufactureandAutomationStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractTherearemanyproblemsintheprocessofcuttinghighstrengthsteel,suchaschipbreakingdifficulty,cuttingtemperaturetoohighandperunitarea’scuttingf

6、orceonappearislarge.Thetraditionalcuttingtestmethodistime-consuming,inefficientandpredictiveofcuttingisnotstrong.Inviewoftheaboveproblems,themachiningsimulationtechnologyofhighstrengthsteelprocessisstudiedinthispaper,andtheexperimentalresearchiscarriedout.Themaincontentsofthepaperincludethefol

7、lowingaspects.Firstly,Inordertosolvethoseaboveproblems,thispaperestablishedthemodeloftwistdrillbyusingSolidWorks,anduseDEFORM-3Dsoftwaresimulatedthesimulationtesttable,whichusingthetwo-factornon-repetitivetestdesigned.Analyzessomeproble