論文開題報告：基于有限元法珩磨45號鋼的特性分析

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
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課題名稱 基于有限元法珩磨45號鋼的特性分析

1、本課題的的研究目的和意義：

珩齒加工作為齒輪表面的光整加工，對被加工齒輪的齒面質(zhì)量及使用壽命有著直接的影響。但珩齒加工過程經(jīng)常存在著齒形精度低、切削效率低、誤差修正能力弱等缺點，因此對珩齒過程的研究非常必要。珩齒主要依靠珩輪表面的CBN(立方氮化硼)磨粒對被加工齒輪進行擠壓和切削。因此CBN磨粒的切削過程，直接影響著被加工珩輪的質(zhì)量和性能。而且隨著現(xiàn)代切削加工向高質(zhì)、高效、精密、智能化的方向發(fā)展，對刀具和被切削工件的材料和性能有了更高的要求，對切削過程的研究更為重要。在前期研究的基礎(chǔ)上，本文對珩齒過程中珩輪表面的單顆CBN磨粒的切削特性進行分析研究。



2、文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：

1968年日本九洲大學(xué)研究珩齒工藝，并試驗采用蝸桿式珩磨輪進行珩齒。1970年后
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粒對45鋼的切削過程。
2) 單元采用8節(jié)點的線性三維實體Solid164單元，并應(yīng)用單點積分的Lagrange算法建立切削加工的三維顯式動力分析有限元模型。
3) 模型采用Johnson一Cook塑性模型。對單顆CBN磨粒及工件進行合理的網(wǎng)格劃分，既可減少CPU時間，又避免了因網(wǎng)格劃分不合理而產(chǎn)生的網(wǎng)格畸變等問題。
5) 對單顆CBN磨粒及工件進行合理的約束及附加載荷，約束不合理，會使工件材料發(fā)生大的變形，影響切削過程甚至使切削無法進行。
6) 施加載荷，單顆CBN磨粒的切削路徑取決于所施加的載荷，因此載荷的施加對切削過程也比較重要。
7) 利用ANSYS/LS一DYNA，采用Solid164單元分別建立不同刀具前角和不同切削速度的三維切削大變形熱力藕合分析模型。被切削的切削層材料采用具備熱分析能力的彈-黏塑性模型，并采用合理的接觸及分離準則模擬相同切削速度不同刀具前角和相同刀具前角不同切削速度的切屑形態(tài)。數(shù)值仿真出結(jié)果，模擬出形態(tài)及應(yīng)力情況。
8) 所有的成果均以ANSYS/LS一DYNA仿真出來，并整理成論文形式呈現(xiàn)。








4、擬解決的關(guān)鍵問題：


本文通過合理設(shè)置切削模型及計算參數(shù)，實現(xiàn)單顆CBN磨粒對45鋼在相同切削速度不同刀具前角和相同刀具前角不同切削速度下的三維大變形切削過程。模擬出被切削材料在塑性變形階段、剪切滑移階段、切屑形成階段中不同切削速度和不同刀具前角時的切屑形態(tài)，并對不同速度和不同刀具前角的有效應(yīng)力和有效塑性變形進行分析研究，最終得出刀具前角、切削速度和切屑形態(tài)的關(guān)系。




5、研究思路、方法和步驟：

本論文運用有限元方法對單顆CBN磨粒的切削特性進行了分析，依據(jù)課題的研究內(nèi)容，主要研究思路、方法和步驟如下：
第一步： 了解國內(nèi)外珩齒加工技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展歷史及應(yīng)用實踐，對珩齒機理、珩齒工藝系統(tǒng)、晰齒分類等進行分析，提出本論文的研究背景、意義、目的、方向及內(nèi)容。
第二步： 金屬切削概述及數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展。掌握金屬切削機理、過程及力學(xué)特性，為單顆CBN磨粒的切削過程提供理論依據(jù)；對數(shù)值模擬技術(shù)在金屬切削過程中的應(yīng)用、發(fā)展及優(yōu)勢進行一定的說明，為本論文提供方法依據(jù)。
第三步： 不同切削速度對切屑形態(tài)的影響。以單顆CBN磨粒與45鋼為研究對象，利用有限元軟件ANSYS/LS一DYNA對切削過程進行模擬，分析不同切削速度下的切屑形態(tài)、應(yīng)力等情況。
第四步： 不同刀具前角對切屑形態(tài)的影響。利用有限元軟件ANSYS/LS一DYNA對不同前角的CBN磨粒切削45鋼進行模擬，分析不同刀具前角的切屑形態(tài)、應(yīng)力等情況。
第五步： 總結(jié)與展望。對本論文的內(nèi)容進行總結(jié)，并對下一步研究工作提出展望。






6、本課題的進度安排：

2013.2.28-2013.3.20 熟悉資料和仿真軟件
2013.3.20-2013.4.15 微細切削模型的建立
2013.4.15-2013.4.28 切削變形及切屑形成
2013.4.28-2013.5.15 不同速度的切屑形態(tài)及分析
2013.5.15-2013.5.20 不同刀具前角的切屑形態(tài)
2013.5.20 -2013.5.25 論文整理，英文資料的翻譯
2013.5.25-2013.6.3 準備答辯
7、參考文獻：
[1] 李裕春. ANSYS 11.0/LS-DYNA基礎(chǔ)理論與工程實踐. 北京：中國水利水電出版社，2008；
[2] 白金澤. LS-DYN3D理論基礎(chǔ)與實例分析. 北京：科學(xué)出版社，2005；
[3] 時黨勇. 基于ANSYS/LS-DYNA進行顯式動力學(xué)分析. 北京：清華大學(xué)出版社，2005；
[4] 尚曉江等. ANSYS/LS-DYNA動力分析方法與工程實例. 北京：中國水利水電出版社，2005；
[5] 郝好山等. ANSYS 12.0/LS-DYNA非線性有限元分析從入門到精通. 北京：機械工業(yè)出 ……（未完，全文共4480字，當前僅顯示2262字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：基于有限元法珩磨45號鋼的特性分析》）