论文开题报告：基于有限元法珩磨45号钢的特性分析

大学本科毕业论文(设计)开题报告
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课题名称 基于有限元法珩磨45号钢的特性分析

1、本课题的的研究目的和意义：

珩齿加工作为齿轮表面的光整加工，对被加工齿轮的齿面质量及使用寿命有着直接的影响。但珩齿加工过程经常存在着齿形精度低、切削效率低、误差修正能力弱等缺点，因此对珩齿过程的研究非常必要。珩齿主要依靠珩轮表面的CBN(立方氮化硼)磨粒对被加工齿轮进行挤压和切削。因此CBN磨粒的切削过程，直接影响着被加工珩轮的质量和性能。而且随着现代切削加工向高质、高效、精密、智能化的方向发展，对刀具和被切削工件的材料和性能有了更高的要求，对切削过程的研究更为重要。在前期研究的基础上，本文对珩齿过程中珩轮表面的单颗CBN磨粒的切削特性进行分析研究。



2、文献综述（国内外研究情况及其发展）：

1968年日本九洲大学研究珩齿工艺，并试验采用蜗杆式珩磨轮进行珩齿。1970年后
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粒对45钢的切削过程。
2) 单元采用8节点的线性三维实体Solid164单元，并应用单点积分的Lagrange算法建立切削加工的三维显式动力分析有限元模型。
3) 模型采用Johnson一Cook塑性模型。对单颗CBN磨粒及工件进行合理的网格划分，既可减少CPU时间，又避免了因网格划分不合理而产生的网格畸变等问题。
5) 对单颗CBN磨粒及工件进行合理的约束及附加载荷，约束不合理，会使工件材料发生大的变形，影响切削过程甚至使切削无法进行。
6) 施加载荷，单颗CBN磨粒的切削路径取决于所施加的载荷，因此载荷的施加对切削过程也比较重要。
7) 利用ANSYS/LS一DYNA，采用Solid164单元分别建立不同刀具前角和不同切削速度的三维切削大变形热力藕合分析模型。被切削的切削层材料采用具备热分析能力的弹-黏塑性模型，并采用合理的接触及分离准则模拟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态。数值仿真出结果，模拟出形态及应力情况。
8) 所有的成果均以ANSYS/LS一DYNA仿真出来，并整理成论文形式呈现。








4、拟解决的关键问题：


本文通过合理设置切削模型及计算参数，实现单颗CBN磨粒对45钢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维大变形切削过程。模拟出被切削材料在塑性变形阶段、剪切滑移阶段、切屑形成阶段中不同切削速度和不同刀具前角时的切屑形态，并对不同速度和不同刀具前角的有效应力和有效塑性变形进行分析研究，最终得出刀具前角、切削速度和切屑形态的关系。




5、研究思路、方法和步骤：

本论文运用有限元方法对单颗CBN磨粒的切削特性进行了分析，依据课题的研究内容，主要研究思路、方法和步骤如下：
第一步： 了解国内外珩齿加工技术的现状、发展历史及应用实践，对珩齿机理、珩齿工艺系统、晰齿分类等进行分析，提出本论文的研究背景、意义、目的、方向及内容。
第二步： 金属切削概述及数值模拟技术的发展。掌握金属切削机理、过程及力学特性，为单颗CBN磨粒的切削过程提供理论依据；对数值模拟技术在金属切削过程中的应用、发展及优势进行一定的说明，为本论文提供方法依据。
第三步： 不同切削速度对切屑形态的影响。以单颗CBN磨粒与45钢为研究对象，利用有限元软件ANSYS/LS一DYNA对切削过程进行模拟，分析不同切削速度下的切屑形态、应力等情况。
第四步： 不同刀具前角对切屑形态的影响。利用有限元软件ANSYS/LS一DYNA对不同前角的CBN磨粒切削45钢进行模拟，分析不同刀具前角的切屑形态、应力等情况。
第五步： 总结与展望。对本论文的内容进行总结，并对下一步研究工作提出展望。






6、本课题的进度安排：

2013.2.28-2013.3.20 熟悉资料和仿真软件
2013.3.20-2013.4.15 微细切削模型的建立
2013.4.15-2013.4.28 切削变形及切屑形成
2013.4.28-2013.5.15 不同速度的切屑形态及分析
2013.5.15-2013.5.20 不同刀具前角的切屑形态
2013.5.20 -2013.5.25 论文整理，英文资料的翻译
2013.5.25-2013.6.3 准备答辩
7、参考文献：
[1] 李裕春. ANSYS 11.0/LS-DYNA基础理论与工程实践. 北京：中国水利水电出版社，2008；
[2] 白金泽. LS-DYN3D理论基础与实例分析. 北京：科学出版社，2005；
[3] 时党勇. 基于ANSYS/LS-DYNA进行显式动力学分析. 北京：清华大学出版社，2005；
[4] 尚晓江等. ANSYS/LS-DYNA动力分析方法与工程实例. 北京：中国水利水电出版社，2005；
[5] 郝好山等. ANSYS 12.0/LS-DYNA非线性有限元分析从入门到精通. 北京：机械工业出 ……（未完，全文共4480字，当前仅显示2262字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题报告：基于有限元法珩磨45号钢的特性分析》）