文献综述
摘 要
铝和铝合金的性能优良，用途十分广泛。世界铝产量从1956年开始就超过了铜，一直居有色金属之首。尤其是近20年来，铝合金材料已广泛用于航空、航天、建筑、桥梁、汽车、铁道车辆、船舶、机械设备，活动房屋、民用五金及家庭用具等。而在机械加工中攻丝属于比较困难的加工工序，因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削，其每齿的加工负荷比其它刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑。因此对铝合金的攻丝过程进行研究就显得很有必要，实践证明,采用有限单元法来数值模拟解决工程实际问题能够达到所需的精度,具有很高的可靠性。而且,通过计算机的模拟仿真可以节省大量的人力和物力,还可以得出许多从实验中很难得到的重要数据,仿真结果形象、直观,对实践有着很高的指导价值。采用有限元法来模拟仿真超精密的切削过程,不但可以深入地了解微量切削过程中影响加工质量的各种因素的变化规律,而且能进一步地了解超精密切削机理,这对提高我国精密产品的制造水平具有很重要的意义。
1 攻丝过程的三维有限元仿真概况
螺纹加工是机械加工过程中一个十分重要的环节,随着现代加工技术的发展,螺纹加工成为机加工中十分薄弱的环节。传统的螺纹加工方法有:手工攻丝、钻床攻丝、振动攻丝等。这些传统加工方法存在的问题有:难以克服攻丝过程中的动态载荷,导致丝锥折断、阻塞、磨损等,同时加工质量不高。丝锥,是一种常用加工内螺纹刀具,攻丝加工是一种半封闭加工,攻丝加工条件恶劣,切削效率低下。主要表现有不合理的切削条件使扭矩及轴向切削力增大,切削温度升高,造成丝锥粘屑、崩刃、折断等后果。攻丝技术广泛的用于大批制造内螺纹。在攻丝过程中,我们经常遇到由于丝锥的突然折断而不得不挽救工件的情况。人们观察到特别是在攻小直径(小于6M)的盲孔时,更容易出现上述情形。我们需要提高小直径的丝锥的使用寿命。此外,高性能的金属广泛的应用在制造业中。这一类金属通常弹性模量低,这使得它们非常难以加工。当对这一类材料进行攻丝时,由于加工面的弹性回复力很大导致丝锥经常折断这样一个严重的问题。这个大的弹性力会产生七倍于普通碳素钢的摩擦力,正是这个转矩导致了丝锥的折断。最早试图分析攻丝过程的工作是由Johnson1 and stromberg2分别在上个世纪40年代和50年代进行的。为了搞清切削条件对转矩和推力的影响,他们做了大量的实验。1977年,Henderer3发表了第一个攻丝过程的分析研究论文,论文中他将攻丝简化成一个直角切削过程。
近年来,在高速钢丝锥攻丝工艺上采用改变几何参数、切削参数和选用优质加工材料等方法,业内已经展开了深入研究。在我国,对高速钢丝锥攻丝工艺的研究起步较晚,因此,为有效的节省大量时间与成本,选择对其进行计算机模拟有着广泛的发展前景,并已成为必然所趋。但是由于仿真与真实试验之间的修正不易实现,故对高速钢丝锥攻丝工艺选择有限元的分析方法,其发展仍旧较为缓慢。本文以丝锥攻丝工艺过程为研究对象,以减小丝锥攻丝过程的扭矩和轴向切削力、降低切削温度为目标,来实现降低丝锥攻丝成本、改善丝锥攻丝效果的目的。利用Third wave的建模功能对丝锥进行目标性建模,结合热效应、运动方程、子循环、刀屑接触等相关基本理论以及软件的3D模拟攻丝工艺的功能,对丝锥攻丝过程进行数值模拟。
2 国内外研究现状及发展趋势
2.1 国外有限元攻丝仿真分析的发展状况
目前,国际上对金属攻丝过程有限元模拟方面的研究较深入,其中研究的热点问题包括:切屑形成、材料的去除机理、残余应力和刀具的磨损等.随着计算机硬件和软件技术的快速发展,有限元法(FEM)已经成为金属攻丝过程仿真的有效工具.以计算机为工具,应用商业有限元软件包来模拟仿真大量的工程实际问题,以成为当今工程技术研究领域的热门方向,这也是当今高科技技术不断发展的必然趋势。1940年,最早研究金属攻丝机理的是Mer-chant,Piispanen,Lee and Shaffer等人,他们建立了金属攻丝的剪切角模型,并确定了剪切角与前角之间的对应关系。4从1960年以后,大量的学者开始研究攻丝过程中的摩擦、高应变率、加工硬化和切削温度对工件加工精度的影响,这样使得对金属攻丝仿真计算的结果与实际的测量数据更加接近,增进人们对金属攻丝机理的认识。5
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
