高強(qiáng)度鋼鉆削過(guò)程的加工仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高強(qiáng)度鋼在切削加工過(guò)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(wèn)題，利用傳統(tǒng)的切削試驗(yàn)方法耗時(shí)耗財(cái)，效率不高且對(duì)切削的預(yù)見(jiàn)性不強(qiáng)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文研究了高強(qiáng)度鋼鉆削過(guò)程的加工仿真技術(shù)，并對(duì)鉆削過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)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(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了仿真試驗(yàn)表，在DEFORM-3D軟件中對(duì)高強(qiáng)度鋼鉆削仿真實(shí)驗(yàn)表中的

2、數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。分析了仿真過(guò)程中會(huì)遇到的一些問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)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(qiáng)度鋼時(shí)的軸向力、轉(zhuǎn)矩，以及鉆削溫度等所對(duì)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(duì)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波來(lái)消除大誤差點(diǎn)，得到相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用圖表的形式對(duì)數(shù)據(jù)的變化情況進(jìn)行呈現(xiàn)。
　　其次，利用方差分析法即就是變異數(shù)分析對(duì)受切削參數(shù)影響的軸向力，扭矩及溫度等進(jìn)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(yàn)指標(biāo)和試驗(yàn)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(yàn)因素生成的響應(yīng)曲面進(jìn)行分析。對(duì)鉆削參數(shù)、鉆削軸向力與扭矩之間的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)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(jìn)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(biāo)優(yōu)化的方法，來(lái)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)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(duì)優(yōu)化出的部分切削參數(shù)進(jìn)行鉆削實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中切屑的形態(tài)，鉆削時(shí)的振動(dòng)情況，孔的質(zhì)量等進(jìn)行觀察、測(cè)量和分析。將實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，以此驗(yàn)證了仿真優(yōu)化后的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(guò)程，獲得了硬質(zhì)合金麻花鉆在鉆削AISI4340時(shí)的切削參數(shù)。并且證明以仿真結(jié)果代替部分加工實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化有一定依據(jù)以及準(zhǔn)確度，該方法可以有效的縮短研究周期，在節(jié)約資源的