基于数值仿真的耐热钢加工刀片槽型设计论文

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1、华侨大学机电及自动化学院·本科毕业设计(论文)毕业论文（科学研究报告）题目基于数值仿真的耐热钢加工刀片槽型设计院(系)别机电及自动化学院专业12机电2班级别2012学号姓名张庆指导老师言兰副教授华侨大学教务处2016年6月i华侨大学机电及自动化学院·本科毕业设计(论文)摘要现代技术的飞速发展，机械制造工业向着柔性化、集成化、自动化和智能化方向逐渐统一。各种先进的制造技术、高效率的数控机床的使用的同时，也要求切削加工过程中所用的刀具具有高精度、高效率、高可靠性和专门化（“三高一专”）特点[1]，而加工过程中能够良好的断屑则是达到该要求的关键技术和必经途径。断屑的方法有许多种，其中目前最为经济

2、也是应用最为广泛的一种断屑方法就是利用断屑槽进行断屑。不足之处是刀具合理几何参数的确定，受到断屑要求的牵制。金属切削过程中，切屑的流出形态对其排出的顺畅性具有非常重要的影响。随着金属切削加工过程自动化程度的提高，切削韧性较高的金属工件时能否断屑已经成为生产中的关键性问题[2]。因为切屑如果过长而缠绕在工件和刀具上，不仅会破坏工件的已加工表面，产生制造精度误差，而且会造成刀具迅速磨损与破碎，严重的甚至可能造成机床故障，影响工人安全。本文阐述了断屑槽槽型优化的意义，通过借助于有限元模拟仿真分析软件的方法，不同槽型的Fe-Cr-Ni不锈钢刀具连续切削同一加工材料的对比试验。按照实际切削加工来设置

3、边界条件，把建立好的二维刀具模型导入仿真软件进行切削仿真模拟。通过对所选的刀具槽型产生的切屑进行比较分析，优选出哪种槽型的刀具加工工件时断屑效果最佳，综合考虑刀具所受应力情况、应变情况、接触点温度、热速率等刀具的相关方面以及切屑的断屑段数、卷曲半径等相关方面，然后取其精华，去其糟粕，选择最优的参数组合，以提高加工效率，改善切削条件，提高加工精度，提高刀具性能及使用寿命。结果表明：断屑槽槽深h1=0.15mm左右时，断屑槽凸台高度h2=0.15mm，断屑槽压屑面的水平夹角r=30°附近时，断屑效果最好，存在最优几何参数组合。这些结论有助于我们更加深入了解切削机理，断屑槽槽型各参数在切削过程中

4、所体现出来的作用，为复杂槽型的设计、优化和选用提供理论指导，并对设计和制造过程中可能出现的问题进行分析与预测，提出改进措施，实现刀具槽型结构参数从开发到制造整个过程的优化。同时地，也有助于解决传统的用“试错法”研究断屑槽型所带来的研究开发周期长、耗材量大、工作效率低、加工成本高的问题，达到提高经济效益的目的。关键词：断屑槽，槽型结构，切屑，断屑槽槽宽，有限元法i华侨大学机电及自动化学院·本科毕业设计(论文)ABSTRACTWiththedevelopmentofmoderntechnology,themachinerymanufacturingiscontinuouslydevelopin

5、gtowardstheflexibility,integration,robotizationandintelligentization,Applicationoftheadvancedmanufacturingtechnologyandthenumericalcontrolmachiningofhigherefficiency,atthesametime,thetoolusedinthemachiningprocesshastheadvantagesofhighprecision,highefficiency,highreliabilityandspecialization(‘three

6、highsandonespecilize’)features[1],itrequirestoolsappliedtomachiningwithhigherefficiency,higherprecision,higherreliabilityandspecialization.Goodbreakingchipisakindofimportantmethodandkeytechnologytoreachtherequest.Atpresent,usingbrokengroovestobreakchipsisthemosteconomicalandprevalentmethod.Meanwhi

7、le,determiningthereasonablegeometricparametersoftoolinserttobepinneddownbytherequirementsofbreakingchips.Intheprocessofmetalcutting，outflowformsofchiphasveryimportantinfluenceinremovingchipssmoothly.Withimproveme