齿轮滚刀的深冷处理的计算机模拟

摘要

近年来，深冷处理作为业界广泛认可的、新型的产品改性以及强化的重要工艺程序，已有很多文献探讨了其作用的机理。但是对其进行计算机模拟尚且处于起步阶段。 本文以齿轮滚刀作为研究对象，以现行刀具制造厂热处理工艺规范为标准，根据深冷处理规范，在测定W9Mo3Cr4V材料低温热导率、低温比热以及温度场的试验基础上，以试验参数作为模拟的依据，使用ANSYS软件采用直接耦合法进行模拟，在完成了淬火过程的温度场和应力场分析之后，作为初始条件施加到深冷处理模拟中做后续分析，以此说明深冷处理作用。齿轮滚刀深冷处理过程模拟的成功，为同种材料或其它材料的刀具深冷处理模拟提供了一个模板，进而形成一套成熟稳定、操作简便的能够预测热处理过程温度场及应力场、控制热处理结果、合理选择热处理规范的方法体系，为热处理过程的预测提供依据。进而将以计算机模拟促进热处理虚拟生产的逐步普及，逐步提升热处理的技术水平，从而大幅度提高虚拟制造的功能。

目录

文摘

英文文摘

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声明

第一章 绪 论

1.1 课题提出的背景

1.1.1 热处理的重要性

1.1.2 热处理计算机模拟的可行性

1.1.3 热处理计算机模拟的基础

1.2 热处理计算机模拟概述

1.2.1 热处理计算机模拟介绍与发展

1.2.2 热处理计算机模拟亟待解决的问题

1.2.3 深冷处理发展历史以及国外研究现状

1.2.4 深冷处理国内研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 课题研究方案

1.5 本章小结

第二章 有限元法及ANSYS软件

2.1 有限元法简介

2.2 有限元法求解过程

2.3 ANSYS简介

2.4 ANSYS热分析功能

2.4.1 稳态热分析和瞬态热分析比较

2.4.2 热应力分析方法

2.5 本章小结

第三章 深冷处理实验以及表面换热系数的计算

3.1 试验设备简介

3.2 试验过程

3.2.1 试件准备

3.2.2 试件上热电偶的安装

3.2.3 试验方案

3.3 试验数据整理

3.4 表面换热系数的计算

3.4.1 敏感系数的推导和计算：

3.4.2 热流密度的反传热计算

3.4.3 根据热流密度求表面综合换热系数

3.4.4 采用FEPG编制程序

3.5 本章小结

第四章 实验曲线在ANSYS中的验证

4.1 试验曲线和模拟曲线对比方式说明

4.2 试件的ANSYS模拟结果和试验结果对照

4.2.1 以2℃/min速率从室温降至—80℃模拟试验冷却特性曲线

4.2.2 以3℃/min速率从室温降至—120℃模拟试验冷却特性曲线

4.2.3 以4℃/min速率从室温降至—160℃模拟实验冷却特性曲线

4.2.4 以1℃/min速率从室温降至—80℃模拟试验冷却特性曲线

4.2.5 以10℃/min速率从室温降至—80℃模拟试验冷却特性曲线

4.3 本章小结

第五章 深冷处理过程的ANSYS模拟

5.1 齿轮滚刀模型的创建及ANSYS导入

5.1.1 模型导入ANSYS前的准备工作

5.1.2 模型导入过程及设置

5.2 齿轮滚刀淬火模拟分析

5.2.1 定义单元类型

5.2.2 定义材料性能参数

5.2.3 创建几何模型、划分网格

5.2.4 加载求解

5.2.5 查看求解结果

5.3 深冷处理温度场ANSYS模拟过程

5.3.1 定义单元类型

5.3.2 定义材料性能参数

5.3.3 创建几何模型、划分网格

5.3.4 加载求解

5.3.5 查看求解结果

5.4 淬火处理和深冷处理在各种条件下的模拟比较

5.5 本章小结

第六章 课题研究结论与成果展望

6.1 课题研究结论

6.2 成果展望

参考文献

附表

致谢

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