电站阀门阀杆加工切削仿真及参数优化

摘要

在科技高速发展的今天，对零件加工精度的要求越来越高，设计和制造的高效与自动化是今后发展的必然趋势，传统的加工方法很难满足生产效率的要求。电站阀门阀杆长径比大，加上阀杆材料为不易加工的不锈钢，使得在切削加工中易产生弯曲变形，切削效率低，同时刀具磨损严重。这些问题是制约阀杆加工的障碍，因此对电站阀杆的切削加工的研究具有重要的意义。
　　通过对机械加工误差分析，结合阀杆结构特点，针对阀杆车削加工中常见的尺寸误差，建立了尺寸误差模型。基于建立的模型，分析了影响尺寸误差的因素切削力和切削热。针对加工参数对切削力和切削热的影响规律，运用有限元建模仿真设计了加工参数仿真的方案。
　　阐述了有限元仿真软件和金属切削要点，分析电站阀门阀杆的材料特性，选择合适的材料本构方程，采用自适应网格划分技术，在专业有限元切削软件Advantedge FEM中对阀杆进行有限元建模。
　　最后设计了有限元仿真优化方案，通过商用有限元软件Advantedge FEM软件对阀杆进行切削仿真，研究了切削过程中切削速度和进给量对切削力、切削温度及压应力的影响。运用遗传算法对阀杆精加工中的加工参数进行优化，建立了以加工时间为目标函数，利用尺寸误差和切削用量对优化过程进行了约束。实验结果表明:采用优化后的加工参数，产品质量稳定，切削效率提高和延长了刀具寿命。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 细长轴加工研究现状

1．2．2 金属切削过程的有限元建模与仿真

1．3 课题来源和主要研究内容

第2章 电站阀门阀杆车削分析

2．1 阀杆结构特点及工艺分析

2．1．1 阀杆结构特点

2．1．2 阀杆工艺分析

2．2 阀杆切削系统分析

2．2．1 加工弯曲变形分析

2．2．2 加工热变形分析

2．2．3 误差分析及模型的建立

2．2．4 问题解决方案

2．3 本章小结

第3章 电站阀门阀杆切削过程的有限元建模

3．1 阀杆切削仿真的技术要点

3．1．1 材料本构模型

3．1．2 切屑分离准则

3．1．3 切屑热模型

3．1．4 接触摩擦模型

3．1．5 自适应网络技术

3．2 金属切削有限元仿真软件的选用

3．3 切削模型的建立

3．3．1 阀杆几何模型建立

3．3．2 材料模型建立

3．3．3 加工参数设置及最终模型

3．4 本章小结

第4章 电站阀杆有限元仿真及参数优化

4．1 仿真方案设计

4．2 仿真数据分析

4．2．1 切削力分析

4．2．2 切削温度分析

4．2．3 压应力分析

4．2．4 仿真结果

4．3 切削参数优化及验证

4．3．1 目标函数的建立

4．3．2 约束条件

4．3．3 优化求解

4．3．4 实验验证

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢