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船用柴油机关键零件深孔加工机理及切削参数优化技术研究
| 论文题名： | 船用柴油机关键零件深孔加工机理及切削参数优化技术研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;深孔加工;切削工艺;参数优化 |
| 摘要： | 近年来，随着加工制造技术的不断发展，深孔加工技术的应用领域已越来越广泛。在深孔加工过程中，由于加工环境的特殊性，加工刀具和工件都处于封闭或半封闭状态，因而产生的切削热量要远大于普通的车削加工。目前，由于无法直接研究深孔加工过程中的加工机理和切削区域的温度分布与散热问题，导致加工过程中切削参数过于保守，从而严重影响了加工的效率。本文以企业基础技术攻关项目“船用大功率中速柴油机机身、缸盖加工关键技术研究”为背景，在对国内外深孔加工技术研究现状进行分析和总结的基础上，对船用柴油机机身深孔加工机理及切削参数优化进行了研究，主要研究内容如下： （1）对机身深孔加工过程中切削热的产生进行了理论分析，建立了深孔钻削热模型，对切削热进行了分析与计算，推导出刀具温度场的分布情况，总结分析了切削热的主要影响因素，为下一步的有限元分析提供了理论依据。 （2）为了进一步研究机身深孔加工过程中热量的产生与分布问题，建立了深孔钻削的三维模型，对仿真过程中的模型简化、网格优化以及参数设置等影响仿真效率和结果质量的问题进行了探讨。利用正交试验设计了16组仿真试验，采用金属塑性成形仿真软件Deform-3D动态模拟了某型号船用柴油机机身深孔钻削的加工过程，获得了深孔加工过程中的钻削温度，分析比较了不同切削参数对钻削温度的影响情况。 （3）针对深孔加工过程中散热难的问题，采用计算流体力学（CFD）数值仿真分析软件F lue nt对枪钻冷却系统进行了数值模拟仿真，首先对单相冷却液流的流动状况进行了模拟仿真，获得流道中流场的物理特性（压力、速度、湍动能等），为切屑颗粒在冷却液流场中的运动规律提供依据，同时，也分析和模拟了切屑颗粒和冷却液两相流场的流动情况，获取了稳态流场下切屑颗粒的运动轨迹和运动规律，分析了切削液的入口压力和切屑的等效直径两个因素对冷却系统的散热效果的影响。 （4）基于以上理论研究，针对目前加工效率低的问题，本文根据船用柴油机机身深孔加工的特点，提出了基于粒子群算法的船用柴油机机身深孔加工切削参数优化算法，结合加工工艺系统各项性能参数的要求对优化问题中的约束条件进行了定义，并利用 MatLab软件实现了机身深孔切削参数的优化。最后，通过现场加工试验，验证了本文理论与方法的可行性。 |
| 作者： | 贾永鹏 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 景旭文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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