金属切削区域温度场建模研究

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1、分类号学号M201170884学校代码10487密级硕士学位论文金属切削区域温度场建模研究学位申请人：黄迪学科专业：热能工程指导教师：李建兰副教授答辩日期：2014年1月14日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnAnalyticalModelingoftheMetalCuttingProcessCandidate:HuangDiMajor:ThermalEngineerin

2、gSupervisor:AssociateProf.LiJianLanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年

3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要金属切削加工过程中,切削温度及

4、分布是影响刀具使用寿命和加工质量的关键因素。其中冷却液条件下切削区域温度及分布预测一直是切削加工机理研究的热点和难题。论文针对上述难题，在深入分析切削加工过程中材料塑性变形区复杂热力耦合效应的基础上，考虑了切削作用区域的对流换热在刀具热传导过程中的作用，借鉴Jaeger提出的移动热源模型，将冷却液条件下的边界对流换热过程视为等效热源，并根据Komanduri和Hou建立热源模型的思想，建立了一个面向不同冷却润滑条件的刀具切削温度预测模型，用于预测切削温度分布及相关热力参数。在Oxley力学模型的基础上，考虑切削前角正负对

5、几何关系的影响，引入改进型的J-C本构方程，并给出不同切削条件下计算切屑流动速度的方法，使用差分的方法计算剪切应力与压应力的角度关系，并提供了简化计算的替代方法。本文着重讨论边界条件的影响，综合考虑主要热源和次要热源的联合效应，以非统一的热量分配系数和非统一的热流密度为基础建立模型求解刀具与切屑接触面的温度。并以实际加工过程中的实验数据和有限元数据对模型进行了验证。本文提出的模型可应用于金属切削加工过程的参数优化、切削过程监测和刀具寿命的优化。关键词：金属切削切削温度对流换热应力分布I万方数据华中科技大学硕士学位论文Ab

6、stractAbstract:Aswell-knownasthecuttingtemperatureanditsdistributioninthecuttingzoneareacriticalfactorthatsignificantlyaffectstoollifeanddegradespartaccuracyduringvaryingcuttingprocesses.Fromthestandpointofthecommonissueswiththelimitationsthatexistedinthecuttingt

7、emperaturemodelsandexperimentalmeasurements.Inthispaper,amodelunderdifferentcoolingconditionswiththermo-mechanicalcouplingeffectsisproposedtopredictcuttingtemperaturedistributionaswellastherelevanceparametersinthecuttingzone.Theunderstandingoftemperaturedistribut

8、ionalongthetool-chipinterfaceisimportantformachiningprocessplanningandtooldesign.Amongmanytemperaturemodelingstudies,cuttingtemperaturemodelingunderdifferentco