基于ansys的钻头有限元分析及优化设计

《基于ansys的钻头有限元分析及优化设计》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、摘要钻头是一种形状较复杂的孔加工工具，在现在的汽车以及飞机制造业中钻孑L工序占有很大的比重，被广泛应用于现代工业加工中。人们一直致力于钻头结构的改进和钻削过程的研究，以此来提高钻头的钻削的效率和钻头的使用寿命。钻削加工是较复杂机械加工方法之一．传统的分析设计方法无法对刀具进行较精确的强度、刚度、应力以及应变分析，因此提高钻头设计的关键是在设计的过程中能较准确预测钻头的受力、钻削状况以及由此导致的钻头内部的应力应变情况，为钻头的设计以及优化提供可靠的理论依据，现代以计算机技术为基础的有限元分析为钻头的

2、设计以及优化提供了较为准确可靠的分析方法。本文以某厂提供的汽油钻钻头为研究对象，以三维参数化建模方法和有限元分析方法为理论依据，以Pro／E、ANSYS软件为基础平台，对钻头从静态、动态及瞬态热应力三个方面进行了较为全面系统的分析。首先，通过模态分析得到了不同尺寸系列钻头的固有频率和振型，为系统进行进一步的动力学分析奠定基础；其次，通过瞬态动力学分析，得到了钻头深孔钻削时的振动特性，为提高钻头的加工精度提供参考依据：之后，通过钻头的静态有限元分析，得到了钻头在工作过程中的应力应变，并以此分析为基础．

3、对钻头的几何结构进行优化设计；最后，通过瞬态热应力分析，得到了钻头在连续工作一段时间以后，钻头内部的温度场及热应力应变的分布情况，分析切削热对钻头的切削性能以及使用性能的影响，为钻头的设计以及使用过程中的维护提供了理论依据。关键词：钻头、三维参数建模、有限元分析、优化设计ABSTRACTDriUisamorecomplicatedtoolforhole．drillingismoreimportantincal"andairplanemanufacturingnOWandbewidelyusedinm

4、odemindustry。ManypeopleapplythemselvestoimprovethemodelofdrillaJldstudyontlleprocessofdrillinginsearchofimprovingthedrillingefficiencyandprolongthe峨ofdrill．Drillingisoneofthemostcomplicatedmechanicalprocesses；itishardtoanalyzethedrill’sstrong，intension

5、andstressbyuseofconventionaldesign．Thekeyofimprovingthedesignofdrillistopredicttheforceof&-illanddrillingconditionsduringthedrillingprocess，inordertogetthestressesandstrainsofdrill，thusprovidethetheoriesbasisforthedesignandsl】'uctureoptimizedesign．Fini

6、teelementanalysisbasedoncomputertechnologyprovidesamoreaccurateandreliablemethodfordrill’sdesignandoptimization．Thispaperstudiesonafactory’sdrill；taking3Dparameterizedmodelingandfiniteelementanalysis越theorybasis；andthendoesthefiniteelementanalysisofdri

7、llsystematicallyandcomprehensivelybyPr0门BandANSYS，includingofstructuralsmileanalysis，moddanalysis,transientdynamic,analysisandtransientthermalAnalysis．Firstly．thedrill’svibrationcharacteristicsisdeterminedbymodelanalysis，whichisprepareforthefurtherdyna

8、micanalysis；secondly，thedrill’sdynamicresponseisdeterminedbytransientdynamicanalysis，whichhassomereferencevaluetoimprovetheprecisionofdrill；thirdly，accordingtothedrill’sstressesandstrainsdeterminedbystructuralstaticanalysistodothedrill’