基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析论文.doc

21论文题目:基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：摘要在切削金属过程中所消耗的能量几乎90%以上都转化为热,致使工件、切屑和刀具的温度都上升,其中刀具的温升与切削机理及切削参数密切相关,并且直接影响刀具的磨损及其使用寿命.以传热学为基础,用有限差分数值方法,对二元切削加工过程中切削区域温度场进行了计算机模拟。并以金刚石和硬质合金刀具切削钛合金为例,进行了切削温度计算。经ANSYS分析,模拟计算效果图与实测切削温度值吻合良好。这不削计算机模拟是可行的,同时也为探索难加工材料的切削加工特性提供了一种新的解析方法,可节省大量实验,为进一步预测最佳切削过程、指导新型刀具材料的开发奠定了基础。关键词：ANSYS，切削温度，解析预测，有限差分AbstractBasedonheattransfer,byusingafinitedifferencenumericalmethodandper2sonalcomputer,temperaturefieldatcuttingareaintwodimensionalmachiningprocessesispre2dicted.Takemachiningtitaniumalloybyusingdiamondtoolandcarbidetoolforexamples,thecuttingtemperatureiscalculated.Thecalculatedtemperatureisingoodagreementwiththatmeasured.Thisindicatesthatcomputersimulationofcuttingtemperatureisapplicable.Italsoprovidesanewanalyticmethodforthestudyofcuttingandprocessingfeaturesofhardprocess2ingmaterials.Alargeamountofexperimentswillbesavedthus.Itlayaforpredict2ingtheoptimumcuttingprocessandinstructingthedevelopmentofnewcuttermaterials.Keywords：ANSYS，Cuttingtemperature，Analyticprediction，Finitedifference目录1绪论11.1概述11.2研究切削温度的意义11.3切削温度在国内外的研究现状21.4研究目的、意义和内容22.ANSYS软件简介32.1ANSYS的定义32.2ANSYS软件的内容32.3ANSYS软件提供的分析类型43ANSYS对物体的热分析53.1热分析简介53.2ANSYS热分析特点54ANSYS在实例中的应用64.1定义工作文件名和工作标题64.2定义单元类型74.3定义材料性能参数74.4建模104.5划分网格134.6加载求解154.7查看结果184.8结果分析185致谢196参考文献201绪论1.1概述在机械制造业中,虽然已发展出各种不同的零件成型工艺,但目前仍有90%以上的机械零件是通过切削加工制成。在切削过程中,机床作功转换为等量的切削热,这些切削热除少量逸散到周围介质中以外,其余均传入刀具、切屑和工件中,刀具、工件和机床温升将加速刀具磨损,引起工件热变形,严重时甚至引起机床热变形。因此,在进行切削理论研究、刀具切削性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时,对切削温度的测量分析非常重要。使用ANSYS测量分析切削温度时,既可测定切削区域的平均温度,也可测量出切屑、刀具和工件中的温度分布。1.2研究切削温度的意义切削加工时，切削温度对工作前角、刀—屑平均摩擦系数，单位切削功率及切屑变形系数的影响都是很大的。在切削温度低600℃的情况下，切削温度直接影响积屑瘤的消长，从而影响到积屑瘤前角，所以工作前角随切削温度的变化而变化。刀—屑平均摩擦系数随切削温度变化原因有二。其一是积屑瘤前角随切削速度而变化，当θ＜300℃时，积屑瘤前角随着温度的提高而增大；当300℃<θ<600℃时，积屑瘤前角随切削温度的升高而减小。其二是：刀—屑界面上切屑底层金属的强度随切削温度的上升而下降；当θ＞600℃时，刀屑摩擦系数的下降主要就是由于这个原因。当θ＜600℃时，随工作前角的增大而减小；随工作前角的减小而增大。当θ＞600℃时，积屑瘤消失，这时，切屑变形系数的减小是由于刀—屑平均摩擦系数的减小；单位切削功率pc—θ曲线有着与切屑变形系数曲线相似的形状，其理由是不言而喻的，切屑变形大，需要的功自然也就大些。当切削温度较高时，会使被加工材料软化，与刀具间硬