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单螺旋空孔直眼掏槽成腔过程数值模拟研究
摘要：
本文通过数值模拟，研究了单螺旋空孔直眼掏槽成腔的过程。对于直眼掏槽，旋转滚筒的切削力和进给力对于成腔的影响很大。本文采用了有限元法进行模拟分析，并在此基础上对成腔过程的温度变化、塑性变形等进行了分析。结果表明，同轴进给和轴向进给的成腔效果有所不同，而不同的转速变化、直径变化以及不同的空孔形状等因素都会对成腔产生影响。模拟结果能对后续工业化生产中的设备参数和加工参数的确定提出参考意见。
1.引言
单螺旋空孔直眼掏槽是一种常用的金属表面加工方法，具有成本低、加工精度高等优点，在飞机、车辆、机械等工业领域应用广泛。为了提高直眼掏槽加工的效率和精度，降低加工成本，研究成腔过程中各种参数的影响是十分必要的。
2.模型设定
本文以有限元法为基础，对单螺旋空孔直眼掏槽成腔过程进行了模拟分析。我们选取了一套常规的掏槽加工设备，并通过CAD软件制作出了包括直径和长度在内的几何模型。在设计模型时考虑到了空孔的形状和大小，以及转速和进给速度等因素的变化。
模拟时，我们选取了不同的转速和进给速度，以便探究它们对于成腔效果的影响。在进行数值模拟之前，我们需要将掏槽刀具和空孔胚料加载到模型中，并确定相应的刀位和转动角度等模型参数。在此基础上，我们采用了一种复合材料的材质模型，对不同力场下钢材的热膨胀系数和流变性进行了建模。
3.结果与分析
我们的模拟结果表明，同轴进给的成腔速度明显慢于轴向进给，而且有利于通孔旋转，使切削质量更高。同时，空孔的大小和形状也会决定成腔的效果。与此同时，切削速度的变化会对成腔效果产生深远的影响，而进给速度的变化则会对成腔深度和资料制备的质量产生影响。
此外，我们还发现了许多有趣的现象，如温度变化和塑性变形因素等的影响。我们发现，掏槽时材料发热严重，表明能量流发生了变化；编程控制刀具之后，切削部分温度升高，而空孔部分则比较冷。同时，塑性变形对成腔出现了一定的影响，塑性变形率越高，则成腔深度越大。后续我们将深化对数据的分析并讨论其对于实际加工过程及工业应用的指导和启示作用。
4.结论
本文通过对单螺旋空孔直眼掏槽成腔过程的数值模拟分析，发现不同的设备和行进速度以及空孔形状会对成腔产生影响。在加工过程中应注重各设备速度的对比和空孔形状，进而提高加工效率和加工质量。后期研究中，我们将继续探究其他形状的空孔对掏槽效果的影响，同时还需深入研究材料热膨胀属性和塑性变形率对成腔影响的机理，为工业加工提供更加全面的数据支持和解决方案。