基于摩擦热的薄板深孔加工有限元分析

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基于摩擦热的薄板深孔加工有限元分析
伴随着机械加工设备更新和人们对绿色环保可持续发展的需求,机械加工过程中的绿色加工工艺逐渐成为机械领域的一种发展方向。传统的孔加工方法一般为去除孔部分的板料,得到的孔的深度等于板的厚度。
本文利用金属本身具有的塑性对金属薄板进行加工,通过无刃钻头旋转摩擦生热,进而软化加工区域金属,从而拉伸成孔,得到的孔的深度大于板的厚度。通过利用金属本身的塑性进行加工,不但可以节省材料,也无需添加冷却液,同时工件又可以得到合理的流线分布和良好的机械性能。
本文利用经典的阿蒙顿—库伦摩擦定律建立了球形钻具、锥球形钻具和薄板摩擦热热源模型,为摩擦热成形提供了理论指导,并分析了产热的影响因素。同时,利用DEFORM-3D软件建立三维有限元模型,对薄板深孔加工过程中的力、热进行有限元模拟,针对锥球形钻头进行生热研究,得到了温度的上升趋势和加工热影响区域温度云图。
通过模拟孔成形过程,得到孔成形过程中的应力、应变、破坏云图及扭矩变化曲线,模拟出孔加工过程中的三向载荷的变化曲线和两种钻具产生的温度曲线。对比仿真与实验结果,二者基本一致。
测量两种不同直径的深孔的孔壁及孔周围热影响 ...

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关键词：有限元 元分析 可持续发展 机械加工 加工设备