发布时间 : 星期三 文章模具钢Cr12MoV铣削过程的有限元仿真毕业设计开题报告 - 图文更新完毕开始阅读21b1ea62a6c30c2258019e0a
哈尔滨理工大学机械动力工程学院
毕业设计（论文）
开 题 报 告
学生姓名： 哒哒哒 学 号： 哒哒哒 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 哒哒哒 指导教师： 哒哒哒
2014年 2月 28日
课题题目及来源： 题目：模具钢Cr12MoV铣削过程的有限元仿真 来源：本课题来源于国家科技重大专项子项目：哒哒哒 一、课题研究的意义和国内外研究现状： 1.课题研究的意义： 我国模具产业的发展给予制造业以有力支撑,同时,制造业的发展也推动了模具产业的发展。作为汽车产量第一大国，我国的汽车模具加工能力还远远不能适应汽车改型换代的需要，虽然目前我国模具行业以每年巨大的进出口总额被誉为全球“制造大国”，但由于技术人才等因素的制约，都相对集中在中低端领域,中高档轿车关键覆盖件的模具制造加工还达不到设计要求。因此，本项目针对轿车用大型覆盖件淬硬钢模具高品质加工技术的难点。我国汽车及模具制造企业如何更好的通过技术创新和提高冲压工艺设计的合理性，以此减少模具调试工作量、缩短周期、降低成本，提高企业生产效能是一个具有重要实际意义的课题。 Cr12MoV有高淬透性，根据Cr12MoV的力学特性，可以选择硬态切削来代替传统的磨削加工。硬态切削是指采用超硬刀具对硬度大于50HRC的淬硬钢进行精密切削的加工工艺。与磨削相比，硬态切削具有良好的加工柔性、经济性和环保性能，精磨工序中采用硬态切削是加工淬硬钢的最佳选择。 球头铣刀铣削过程包含复杂的多物理场耦合作用,且球头铣刀刀刃特殊,分析较为困难。在商业有限元软件Deform-3D前处理器中建立了球头铣刀铣削有限元模型,运用可靠的材料模型及切屑分离、断裂准则,采用合理的摩擦模型和传热模型,施加恰当的边界条件,进行了连续两刀齿的仿真模拟铣削过程,得到了铣削力、工件温度场和残余应力场的仿真结果,并分析了铣削速度、进给量、铣削深度等工艺参数对结果的影响。与早期的刀具设计制造方法相比较，这项技术更为完善、精确，而且设计和制造开发周期更短，此项研究也因而受到我国模具行业的普遍重视，对于研究仿真刀具性能和虚拟制造具有非常深远的意义。仿真结果图如图1所示。
图1仿真结果输出数据 2.国内外研究现状： 关于求头铣刀铣削力的研究自20世纪90年代以来一直得到国内外学者的广泛重视。倪其民等研究了一种考虑刀具变形的球头铣刀铣削力建模与仿真方法。阎兵等建立了一种球头铣刀铣削过程的动力模型。WANG等提出了一种球头铣刀平面铣削的预报模型。LIANG等针对球头铣刀五轴加工提出了一种未变形切削厚度计算方法。LEE等提出了一种通过正交切削辨识球头铣刀铣削系数的方法。FONTANE等研究了刀具倾斜角对球头到铣削力的影响。 国内有关球头铣刀的研究有：黑大全等人在2013年发表研究多元非线性回归的球头立铣刀几何参数优化的结论为：首次建立了铣削力与铣刀前角、螺旋角，一次后角之间的函数关系，并且证实两者之间确实存在二次非线性的函数关系。梁鑫光等人再2013年发表针对自由曲面球头铣削中刀具与工件复杂的位姿关系，利用球头铣削刃的三维次摆线轨迹，提出一种在工件表面等距离间隔缓存残留高度、在刀具端等时间间隔缓存震动响应的双缓存离散机制，分别实现五轴铣削中的名义加工表面形貌建模与系统动态响应轨迹仿真。张辉、刘献礼等人在2013年发表整体球头铣刀参数化设计技术，基于UG二次开发技术和数据库等技术开发了整体球头铣刀参数优化设计系统，实现了整体球头铣刀的自动高效参数化设计，为不同加工工况要求下的球头铣刀设计提供了设计手段。
国外有关球头铣刀的研究有： Hien Nguyen , Sung-Lim Ko 在2014年发表的用于模拟和制造球头立铣刀的数学模型中提出了一个必须调控砂轮和设计的前刀面之间的接合，以避免干扰在切削的球头立铣刀的基本条件。 Chen Zhang, Laishui在2013年发表的刀具磨损建模的基础上绘制形状球头铣刀中得出刀具的磨损可以在10％以内来预测对使用所建立的刀具磨损模型的平均和所建立的刀具磨损模型是合适的预测工具的磨损在一定的范围内切削铣削操作条件。Z. C. Wei等人在2013年发表的在复杂曲面与等高线轮廓加工刀具轨迹的球头铣刀的形状误差补偿中得出该集成的形状误差补偿方法可以显著降低复杂曲面的球头铣刀的形状误差。 球头铣刀三维曲面加工在航空航天、汽车、模具等工业领域有广泛的应用背景，铣刀力是一个能综合反应铣削加工过程的重要物理量，因此关于球头铣刀三维曲面加工铣削力的研究有重要的理论意义和实际价值。 二、课题研究的主要内容和方法及研究过程中的问题与解决办法： 1.研究的主要内容和方法： 1. 基础是学UG建模、学仿真软件DEFORM-3D，会建立球头铣刀的UG三维模型，熟练掌握球头铣刀各几何参数及其刀具微处理对模具的硬态切削加工时的影响、刀具刀刃曲线与刃口结构的数学模型及其参数方程。 2.在仿真软件DEFORM-3D中建立模型，在软件中模拟仿真。 3.不同切削参数下、模具铣削的切削力及切削温度、应力的变化规律，得到较好的切削参数。 4. 通过使上述制造的球头立铣刀进行切削实验，研究验证刀具几何角度及其微处理对模具钢Cr12MoV的加工影响，得出各项数据。 5. 通过试验结果和有限元仿真结果的对比，在切削力、切削温度和表面质量方面来验证分析所得结论和仿真方法的正确与否。 2.研究的主要问题及解决办法： 1）．尽管在基本的机理方面，对加工过程中的刀具角度及其微处理作用进行了大量的研究，但是在这些模型的验证以及将这些模型应用于实际加工还存在很多的问题，可以查阅相关资料来加深理解。 2）．能否制造出和模型相符合的刀具，即模型的制造性是否达到现有设备的要求也是要考虑的问题，应查找资料了解现有加工环境对球头铣刀模型的制造能力。 3）．根据模型制造的刀具在实际的模具钢切削实验中能否可以满足预期的目的也是未知的，所以要对其进行反复仿真，并对其模型设计参数进行修正。