外文翻译-与深孔加工结构相适应的工具优化过程

毕业设计中英文翻译学生姓名学号学院专业指导教师年月机械设计制造及其自动化与深孔加工结构相适应的工具优化过程1简介深孔加工方法,如单边深孔加工,钻井和双向晶闸管顶出深孔加工用于加工有一个高的长径比L/D和考虑工件质量精度的钻孔。由于直径D20MM并且具有高L/D比的双向晶闸管深孔加工的过程被广泛应用，例如，生产液压缸或用于生产钻铤离岸技术。一个双向晶闸管深孔旋转导向钻井工具的特点是具有切削刃的不对称安排、指导垫和喷嘴。深孔钻削过程工作原理的特性是双向的。外置冷却润滑剂通过环形空间供应给钻棒和机加工钻孔。通过该喷嘴、双向晶闸管钻头和钻棒除去生成的切削和冷却润滑剂。对于一个稳定的深孔钻削加工过程，一个可靠的磨屑清除是绝对必要的13。当加工韧性材料,连续的金属切削可以导致主要问题出现，特别是通过喷嘴和钻棒清除4。为了提高工艺的稳定性和韧性材料的切削加工性能的冷却润滑剂流率。因此,就需要考虑将喷嘴断面增大,这需要设计一个新的钻头。在三维切削工具的发展的过程中结构拓朴学优化被首次应用。2机械负荷分析由于优化，带有分离切削刃的标准钻头的初始条件必须首先确定了。影响钻头的双向晶闸管切削刃的布置的是下列力切削、进给和阻力。由于工作区域是分离的，因此进行模型试验确定这些力。21实验装置实验进行了一个水平的加工BZ类型GROB600。最先进的商业可用双向晶闸管深孔加工工具，使用公称直径D60毫米，配备两个锡涂层硬质合金P20切割嵌入和P20硬质合金三引导垫。这种工件材料是C60钢和冷却润滑剂概念构成的一个外部乳液物。如图1所示。图1实验中应用了特殊设计的工件。因此,应用了12个不同形状壁厚度S2毫米的工件管与壁厚S3毫米的两个工件。深孔钻削加工过程中工件是双向偏心的钻头。每只管子分散加工分别确定相应加工过程的力。因为这个特殊的实验装置引导垫不接触工件，因此影响切削刃的力适度另行规定。22过程数据的分析图2每只管子从A到N的截面检测到的进给力的值和由切削力和沿着切削刃分布的阻力组成的矢量,此处的工艺参数是切削速度的V90M/MIN和进给量CF0185毫米。对所有测量数据（V60，、；120M/MIN；FC012；、025MM的分析显示当加工固体材料时进给参数，切削力FC产生的切削速度，进给力FR，阻力FP，正如前期的调查结果，会对加工过程产生线性影响。考虑到切削刃的安排和钻头处引导垫的位置，各引导垫的法向力FN1及FN2可通过矢量加法计算，基于实验调查假定的摩擦系数U016。3结构优化在分析了加工过程中影响深孔机械负荷后，可以采用有限元法计算钻井工具的钻头压力。图331有限元方法这个钻头的产生得益于由上到下建模方法的帮助。这个模型是非常详细的关于在实验中使用原有钻头，尤其是考虑到各区域的应力。由于建模的受力在这一过程中，影响钻头，因此需要虚拟资料。这个虚拟资料与对应的实验进料装置有相同厚度的芯片。此外，虚拟资料的长度应与分散的切削刃的衔接处相适应。长度被分为不同的部分，宽度的每一部分符合各自的加工实验壁厚钢管。使用这种方法，模拟情况的过程是充分模型，应用力与实验实测值相适应。因此，使用笛卡尔坐标系统。另外，应用引导垫计算的法向力。引导垫和工件材料之间的联系区域必须考虑在内。前调查显示，在与加工材料接触时，引导垫的承载只导致中间的上层部分磨损。在这些区域，在圆柱状坐标上计算引导垫X和Y方向的应力。在静态受力分析的基础上，引导垫固定在与工件材料Z方向接触的区域。此外，与钻棒相联系的钻头背面不被做成模型。在每个方向，完全模拟钻头是固定在它的后面。因此，机械负荷系统与实验系统完全对应。建模分析之后，执行啮合。啮合部分是由二次函数的四面体元素组成的。应力使用的这个区域被更精细的元素联系起来。完成预处理的求解过程后后开始进行后期处理。结果应力分析表明在这个过程的钻头材料的压力。压力的水平远低于所使用的材料的最大承载压力。因此，可以使用最少的材料而获得最大的刚度，用较少的材料喷嘴便可以增大。32结构拓扑优化拓扑优化的数学规律依照当前流通量分布的最佳材料分布的数学法则。依照11所用的原材料，这会产生理想并且僵硬的轮廓，拓扑优化方法大多应用于构造铸造组件，例如内燃机外壳或动力系统构件。这种新方法使它用于开发工具或设计工具。优化过程可以分为三个阶段预处理、处理和后期处理。图3中，对发展中的整个实现方案做了论述。正如已经解释过的，预处理是由有限元理论构成的，差别与模型的构成相关。求解过程之前开始，这两个领域定义，一是在哪些方面优化是可以实现的设计的区域，另一个区域是禁止任何修改。这就是所谓的冻结区和在这个例子包括的区域引导垫和切削刃和与钻棒相关联的区域。这些地区必须被定义为冻结区，如果这里有任何改动，应力将会发生变化。为了保持钻头的功能，还要检查其他区域的钻头。在这里还应该提到，钻头表面的壳应确保冷却润滑剂到达工作区域。此外，一般情况下，应该有两个排屑口用以移除切屑和冷却润滑剂。对被用于求解过程的不同优化方法，我们通过不同的区域定义，在解决阶段，在达到预设体积之前，我们采用迭代的方法减小体积。这种预设体积是对优化方法的一种约束，主要功能是产生一种最大的特定体积，运用减少的体积和有限元方法分析线性结构。对结构要素进行分析,以确定他们对机构的刚度是否重要。这种情况通过测定每个元素目前的负荷来确定标准。这个标准和预先定义的标准相比较，然后决定是否要删除元素或不制作。因为这样的删除,表面形状粗糙切不平坦，完成处理后，进行后期处理。在这一操作过程中，钻头形状的模型可以以不同的方式修改。在一种软件算法的帮助下,设计区域不同表面的元素都可以通过设置成一个光滑的水平面。确定了最优的钻头形状之后,我们将数据输入到CAD程序中。在转换过程中会产生一系列的问题。这种优化软件对任意CAD软件都没有接口。所以事实上，转移可能不容易发生。因此，有必要为用户提供软件说明书并且演示形状的变化过程。尽管如此，为了确保在这个过程中新的钻头硬度足够承受负载,因此有限元分析是必要的。钻头的例子表明,这种设计在这里非常接近最大限度的应力预测。4性能试验仿真及优化后的双向晶闸管钻头是由刀具制造商生产。相比市场上的钻头，新开发的钻头喷嘴节约了17的原材料，如图4所示。因此，新工具设计的第一个目标实现了。此外，新的钻头应用到性能试验中去检验它的功能及其改进。在这些试验中新的钻头性能将与市场上的双向晶闸管钻头作对比。图441基本实验所有的实验均在型号为GGB560的双向水平数控深孔钻床上进行。运行模式是由一个旋转的工件和非旋转工具组成。作为铁艺工件材料，用到ALMGSI05铝合金和X5CRNI1810奥氏体钢。当应用新的钻头时，油压力流量明显比较低，这是取决于扩大的喷嘴横切面。因此，在每一个优化的钻头测试后，同样的压力水平流量都增加了，这使得流速增加了15。42过程演示及钻孔质量较高的润滑油流量对表面粗糙度和钻孔的深度有着积极的影响。然而，最令人吃惊的结果是，如前面强调的，当机械加工中运用ALMGSI05铁工艺合金铝，我们得到改进优化后的钻头，尤其是对长切屑的移除具有显著作用，如图5所示。图5进给量VF用以实现优化和标准钻头。韧性材料的加工特点是切屑连续。该工艺过程中，钻棒或喷嘴受到连续切屑的阻挡。在外切削刃边缘的喷嘴总是被切屑阻塞的，因为在此处，更多的材料被加工并且较高的切削速度产生较高的能量。截面的扩大喷嘴导致较高的流量，因此，工作区需要更高效率的冷却润滑。这样允许使用较高的进给速度VF，通过利用结构优化的钻头切削性能提高了11。对于奥氏体钢的加工，刀具制造商建议切削速度在V70和CV90M/MIN之间，进给量在F014和M018MM之间。此外，在利用优化C后的钻头时，允许更高的切削速度V10M/MIN和进给量F016MM。为了C验证，实验进行2次。当使用优化后的钻头时，所获得的所有圆度和表面粗糙度的实测值，比投放市场的要低。产生这种优点原因主要有两方面。一方面，增加润滑油流量，在双向晶闸管的深孔加工过程中起着积极作用。较高的润滑油流速使加工过程更稳定，提高了非对称钻井钻头的自我导向作用。另一方面，喷嘴横截面的增大对除去产生的切屑很有利。同时，利用优化后的钻头所引起的值的变动量小于使用标准钻头时产生的值，如图6所示。图6因此，优化后的钻头具有较高的可预见性并且工艺效果得到实现。机械性能的稳定性证明优化钻头更适用。5总结一个最佳的双向晶闸管钻头已被研究出来，目的是在获得较高的压缩效率而不失去刚度的前提下扩大喷嘴的横切面。因此，我们对一个包含了模型试验、有限元分析和结构拓扑优化在内的结构化问题的解决方