20CrMo钢高速铣削过程温度场与应力场的数值模拟开题报告

1. 研究目的与意义

20crmo钢淬透性较高，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好。一般在调质或渗碳淬火状态下使用，用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于 250℃、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件，如齿轮、轴等。采用高速铣削对其加工可以提高加工质量和降低成本。

高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点：

（1）高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min～40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切度削速约为400m/min，比传统的铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：需要熟悉有限元算法及软件Deform、工件材料本构模型、刀－屑摩擦模型、切屑分离和断裂准则等。对计算结果的分析，包括切削力、切削温度等。另外，需要采用三维绘图软件Pro-E建立车刀模型。

预期目标：切削力和切削温度是反映切削加工过程的重要物理量。切削力和切削温度的计算对切削机理的研究、制定合理的切削用量以及指导现实生产都具有非常重要的意义。本课题拟采用Deform三维数值模拟软件对20CrMo钢高速铣削过程进行计算，分析切削力、切削温度与切削工艺参数的关系，进一步优化切削工艺。基本步骤包括，切削过程的分析、有限元模型的建立、计算、分析计算结果。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用deform三维数值模拟软件对20crmo钢高速铣削过程过程进行计算，分析切削力、切削温度与切削工艺参数的关系，进一步优化切削工艺。基本步骤包括，切削过程的分析、有限元模型的建立、计算，分析计算结果。

基本步骤：

1.对20crmo钢高速铣削过程进行分析；

4. 参考文献

1、李传民，王向丽，闫华军，等.deform5.03金属成形有限元分析实例指导教程[m].北京:机械工业出版社，2007.

2、温效朔，王克琦.切削加工有限元仿真与应力分析[j].工具技术，2006，40(7):30-32.

3、曾林林，周利平，刘小莹. 基于deform-3d的铣削力仿真试验验证研究[j].成都大学学报，2014，33(1):72-75.

5. 计划与进度安排

1. 2022-3-2～2022-3-15 查阅资料，撰写开题报告和翻译外文资料；

2. 2022-3-16～2022-4-5 查阅资料，分析20crmo钢的铣削过程及切削机理，熟悉铣削加工温度场、应力场的边界条件、初始条件；

3. 2022-4-6～2022-5-3 建立有限元模型，分析不同的铣削用量情况下，铣削力、铣削温度的变化；