基于回归正交试验的浅孔钻钻削的有限元仿真.pdf

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1、2012年5月机床与液压May2012第40卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．09．036基于回归正交试验的浅孔钻钻削的有限元仿真应正健，周利平(西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039)摘要：基于回归正交试验法设计钻削模拟方案，利用最小二乘法原理得到钻削力的经验公式；基于有限元软件Deform3D平台，建立了用浅孔钻钻削加工45钢的有限元模型，动态模拟浅孔钻钻削过程，获得了浅孔钻钻削加工过程中工件的等效应力和温度，分析预测了加工过程中硬质合金刀具所受

2、的主切削力、径向力以及两刀片所受的扭矩，并评估刀片的磨损情况。关键词：有限元模拟；浅孔钻；回归正交试验中图分类号：TG52文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)9—119—4FEMDynamicSimulationoftheDrillwithIndexableInsertsBasedonOrthogonalRegressionYINGZhengjian，ZHOULiping(SchoolofMechanicalEngineering&Automation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China)Abstr

3、act：Drillingsimulationprogramwasdesignedbasedonorthogonalregressionmethod．Theexperienceformulaofthedrill—ingforcewasgottenbyusingtheleastsquaremethod．BasedontheplatformoftheFEMsoftwareDe~rm一3D，theFEMmodelofdrill—ing45steelwiththedrillwithindexableinsertswasestablishedtodynamicallysimul

4、atethedrillingprocess，andtheequivalentstressandtemperatureofthedeformedworkpieceduringdrillingholeswereobtained．Cuttingforce，radialforceofcarbidetoolandtorquesuferedbythetwobladesduringthemachiningprocesswereanalyzedandforecasted，andthewearofthebladewasevaluated．Keywords：FEMsimulation；

5、Drillwithindexableinserts；Orthogonalregressionmethod可转位浅孑L钻一般由两块硬质合金刀片构成，刀工性分析的依据。片在径向不对称分布，两块刀片相互搭接，分别切削1钻削加工仿真的关键技术一段金属而形成被加工孔。由于刀片在钻头上的非对1．1Usui磨损模型称布置，导致了刀具在加工时要产生径向合力，从而刀具磨损模型选择适合金属切削的usui模型。影响机床的受力状况，使刀具变形，进而影响被加工在DEFORM3D软件中，采用u．L法建立有限元方孔的质量，制约了该种高效刀具的广泛使用。为了解程，则刀具磨损量的计算公式为决以上问题

6、，以浅孔钻钻削45钢为例，利用De·=』apve-b／rdform3D软件对钻孔过程进行有限元动态模拟来分析各个参数对钻孔加工效果的影响，如对加工过程中被式中：60为磨损深度，P为正压力，为工件相对于加工金属材料的表面温度、切削力进行分析，为选择刀具的滑动速度，为时问增量，为接触面温度，正确的切削液、切削用量和制定合适的加工工艺提供Ⅱ、b为试验系数。这里取a=0．000001，b=855。主要依据。1．2材料失效标准的选用Deform3D是美国SFTC(ScientificFormingTech—有限元仿真钻削加工的关键问题之一就是确定一nologiesCorpor

7、ation)公司开发的基于有限元分析的工个合适的网格分离标准，这与选用一个适合的材料失艺仿真软件，针对复杂的金属成形过程，能够分析各效模型直接相关。钻削仿真时，一般采用剪切失效模种成形、热处理工艺，对加工过程中因工件材料、刀型和拉力失效模型，它们分别以等效塑性应变、净水具材料、刀具角度、切削速度不同引起的被加工工件压力作为失效标准。剪切模型基于在单元节点上的平的剪切变形、切削温度、内应力等进行分析，是正确均塑性应变值；假定当破坏参数∞≥1时，失效发选择刀具材料、刀具角度和切削用量以及进行材料加生。破坏参数∞定义为：收稿日期：2011—04—26基金项目：四川省教