CBNANSYSLS-DYNA切削速度切屑形态刀具前角论文.doc

基于有限元方法的单颗CBN磨粒珩削特性分析【摘要】 珩齿加工作为齿轮表面的光整加工,对被加工齿轮的齿面质量及使用寿命有着直接的影响。但珩齿加工过程经常存在着齿形精度低、切削效率低、误差修正能力弱等缺点,因此对珩齿过程的研究非常必要。珩齿主要依靠珩轮表面的CBN(立方氮化硼)磨粒对被加工齿轮进行挤压和切削。因此CBN磨粒的切削过程,直接影响着被加工珩轮的质量和性能。而且随着现代切削加工向高质、高效、精密、智能化的方向发展,对刀具和被切削工件的材料和性能有了更高的要求,对切削过程的研究更为重要。在前期研究的基础上,本文对珩齿过程中珩轮表面的单颗CBN磨粒的切削特性进行了分析研究,具体内容如下：1)利用大型有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA的非线性动力学理论,仿真单颗CBN磨粒对45钢的切削过程。单元采用8节点的线性三维实体Solidl64单元,并应用单点积分的Lagrange算法建立切削加工的三维显式动力分析有限元模型。模型采用Johnson-Cook塑性模型。对单颗CBN磨粒及工件进行合理的网格划分,既可减少CPU时间,又避免了因网格划分不合理而产生的网格畸变等问题。同时还需对单颗CBN磨粒及工件进行合理的约束及附加载荷,约束不合理.更多还原【Abstract】 Gear honing as gear surface entire processing has a direct influence on the quality of gear tooths and service life. But gear honing always has many shortcomings, such as the tooth profile low, honing efficiency low, error correction ability weak and so on, therefore the study of top gear is very necessary. Gear honing mainly rely on grits of the surface of gear honing wheels to squeezing and honing gears. So the honing process of single CBN (cubic boron nitride) grit has a direct influence on .更多还原 【关键词】 CBN； ANSYS/LS-DYNA； 切削速度； 切屑形态； 刀具前角； 【Key words】 CBN； ANSYS LS-DYNA； honing velocity； scrap shape； rake angle； 摘要 4-6 ABSTRACT 6-8 第一章 绪论 11-27 1.1 珩齿加工工艺 11-15 1.1.1 珩齿加工工艺发展概述 11 1.1.2 珩齿加工原理 11-13 1.1.3 珩齿加工的特点及分类 13-15 1.2 珩齿工艺系统 15-21 1.2.1 传统珩齿加工 16-17 1.2.2 珩齿加工的现状及应用 17-21 1.3 硬齿面齿轮的应用及技术现状 21-23 1.3.1 硬齿面齿轮的应用 21-22 1.3.2 硬齿面齿轮制造技术现状 22-23 1.4 斜齿外珩轮的加工机理 23-24 1.5 本课题研究的背景、意义及主要工作 24-27 第二章 金属切削概述及数值模拟技术的发展 27-41 2.1 金属切削机理及国内外现状 27-30 2.1.1 切削加工原理及过程 27-29 2.1.2 切削加工的国内外研究现状 29-30 2.2 金属切削变形的力学分析 30-34 2.2.1 金属切削过程的三个变形区 30-32 2.2.2 影响切削变形的因素 32-33 2.2.3 刀具材料新性能 33-34 2.3 数值模拟技术的应用及发展概况 34-38 2.3.1 虚拟设计方法的产生和发展 35-36 2.3.2 数值模拟法在金属切削过程中的优势 36-37 2.3.3 有限元法在金属塑性加工中的应用 37-38 2.4 有限元方法的理论意义 38-41 第三章 金属切削过程的摩擦、力学及温度场理论 41-49 3.1 金属切削过程的接触特性及摩擦状态 41-43 3.1.1 刀具与切屑的接触状态 41-42 3.1.2 刀具与切屑接触区摩擦状态的特点 42-43 3.1.3 刀具与切屑接触区对切削加工的影响 43 3.2 弹塑性理论概述 43-45 3.2.1 弹性力学理论 43-44 3.2.2 塑性力学理论 44-45 3.3 金属切削温度场理论 45-49 3.3.1 金属切削温度场的意义 45-46 3.3.2 金属切削温度场的方法 46-47 3.3.3 金属切削温度场研究概述 47 3.3.4 切屑、工件和刀具的温度分布 47-49 第四章 不同切削速度对切屑形态的影响 49-65 4.1 切削过程中有限元建模 49-51 4.1.1 模型的建立 49-50 4.1.2 工件与刀具的材料特性 50 4.1.3 单元类型及网格划分 50-51 4.1.4 接触类型、边界条件及载荷的定义 51 4.2 有限元分析的求解设置 51-52 4.3 数值模拟结果及分析 52-62 4.3.1 切削变形及切屑形成 52-53 4.3.2 不同速度的切屑形态及分析 53-56 4.3.3 不同速度的温度分布及分析 56 4.3.4 切屑形态与切削速度及温度的关系 56-62 4.4 本章小结 62-65 第五章 不同刀具前角对切屑形态的影响 65-77 5.1 不同刀具前角的切屑形态及分析 65-69 5.1.1 三维切削的分析模型 65-66