高強度鋼鉆削過程的加工仿真與實驗研究.pdf

1、高強度鋼在切削加工過程中存在斷屑困難，切削溫度高，單位面積上的切削力大等問題，利用傳統(tǒng)的切削試驗方法耗時耗財，效率不高且對切削的預(yù)見性不強。針對上述問題，本文研究了高強度鋼鉆削過程的加工仿真技術(shù)，并對鉆削過程進行了實驗研究。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　首先，本文利用三維建模軟件(Solid Works)建立了麻花鉆的模型，采用雙因素?zé)o重復(fù)試驗設(shè)計方法設(shè)計了仿真試驗表，在DEFORM-3D軟件中對高強度鋼鉆削仿真實驗表中的

2、數(shù)據(jù)進行仿真。分析了仿真過程中會遇到的一些問題，并針對這些問題提出了相應(yīng)的解決方法。得到不同切削參數(shù)下鉆削高強度鋼時的軸向力、轉(zhuǎn)矩，以及鉆削溫度等所對應(yīng)的形象直觀的仿真結(jié)果。并將仿真的具體數(shù)據(jù)導(dǎo)出，對導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進行濾波來消除大誤差點，得到相應(yīng)的仿真實驗數(shù)據(jù)，采用圖表的形式對數(shù)據(jù)的變化情況進行呈現(xiàn)。
　　其次，利用方差分析法即就是變異數(shù)分析對受切削參數(shù)影響的軸向力，扭矩及溫度等進行顯著性分析。仿真的數(shù)據(jù)表導(dǎo)入Design exper

3、t軟件中，研究仿真試驗指標和試驗因素之間的回歸關(guān)系（響應(yīng)面分析），并就有交互關(guān)系的試驗因素生成的響應(yīng)曲面進行分析。對鉆削參數(shù)、鉆削軸向力與扭矩之間的響應(yīng)關(guān)系進行二次非線性擬合及分析，獲得鉆削軸向力、扭矩與切削參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，為進一步優(yōu)化加工參數(shù)提供參考。
　　最后，結(jié)合MATLAB中的遺傳算法工具箱，采用多目標優(yōu)化的方法，來對加工參數(shù)進行優(yōu)化，獲得了鉆削加工的Pareto最優(yōu)解集。從Pareto最優(yōu)解集中獲得了部分優(yōu)化的切削參數(shù)

4、，并對優(yōu)化出的部分切削參數(shù)進行鉆削實驗。對實驗中切屑的形態(tài)，鉆削時的振動情況，孔的質(zhì)量等進行觀察、測量和分析。將實驗中獲得的數(shù)據(jù)進行整理分析，以此驗證了仿真優(yōu)化后的結(jié)果與實驗結(jié)果的一致性以及優(yōu)化的有效性和仿真的可行性。
　　本文采用有限元方法分析鉆削加工過程，獲得了硬質(zhì)合金麻花鉆在鉆削AISI4340時的切削參數(shù)。并且證明以仿真結(jié)果代替部分加工實驗來對加工參數(shù)進行優(yōu)化有一定依據(jù)以及準確度，該方法可以有效的縮短研究周期，在節(jié)約資源的