3.3 热分析类型 16

3.4 热分析材料基本属性和边界条件 17

3.5 热载荷 17

第4章 钛合金磨削过程中温度数值仿真 19

4.1 几何模型的确定 19

4.2 确定材料参数 20

4.3 确定单元类型 20

4.4 网格划分 23

4.5 创建表面效应单元 25

4.6 磨削温度场求解 26

4.7 温度场的后处理 30

第5章 仿真结果与分析 39

5.1 磨削条件 39

5.2 仿真结果 39

5.3 总结 40

总  结 41

致  谢 43

参考文献 44 

第1章 绪 论

    磨削加工是机械制造中更要的加工工艺。随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高，高硬度、高强度、高耐磨性的新型材料的应用增多，给磨削加工提出了许多新问题，诸如材料的磨削加工性及表面完整性、超精密磨削、高效磨削和磨削自动化等问题亟待解决。磨削理论研究是磨削工艺技术发展的基础，随着磨削建模和模拟技术的发展，人们可以在计算机上进行磨削工艺的仿真与数值计算，进一步加深对磨削加工的认识。

磨削加工与切削加工不同，由于被切削的金属层比较薄，大约60%~95%的热量被传入工件，仅有不到10%的热量被磨屑带走。这些传入工件的热量在磨削过程中场来不及传入工件深处，而聚集在表面层里形成局部高温，容易英气表面的热损伤（表面的氧化、烧伤、残余应力和裂纹)，降低了零件的使用寿命和工作可靠性。此外，磨削周期中工件的累积温升，也常导致工件产生尺寸精度和形状精度误差。另一方面，磨削区的磨削热也影响到砂轮的使用寿命。因此，研究不同冷却条件下磨削区的温度在工件上的分布状况具有极高的意义。

1.1 磨削加工过程

在金属磨削过程中，摩擦起着极为重要的作用。在分析摩擦时，既要考虑摩擦因数的常规物理特征，而且还要注意摩擦因数受到下列因素的影响:砂轮与工件接触表面的性质、接触表面的冶金及化学等方面的性能、接触温度、载荷类型、应变速度和磨削液等 。

普兰德曾对圆形冲头压入金属体的情况作了分析，并绘制了滑移线场。如图1-1所示，系统刚度Ks所表示的简单弹簧缓冲系统代表磨削过程中各物体的弹性变形。定位于系统一端的磨粒绕着系统另一端的固定中心旋转。对于某一给定的砂轮，其曲率半径可以测定出来，这就是磨削过程的物理模型。根据上述模型可以把磨削过程分为三个阶段。1.第一阶段为滑擦阶段，该阶段内切削刃与工件表面开始接触，工件系统仅仅发生弹性变形。随着切削刃切过工件表面同，进一步发生变形，因而法向力稳定上升，摩擦力及切向力也同时稳定增加，该阶段内，磨粒微刃不起切削作用，只是在工件表面滑擦。

2.第二阶段为耕犁阶段，在滑擦阶段，摩擦逐渐加剧，越来越多的能量

转变为热。当工件被加热到临界点，逐步增加的法向力超过了随温度上升而下降的材料屈服应力时，切削刃就被压入塑性基体中。经塑性变形的金属被推向磨粒的侧面及前方，最终导致表面的隆起。这就是磨削过程中的耕犁作用，这种耕犁作用构成了磨削过程中的第二阶段,源^自!优尔/文-论/文*网[www.youerw.com。3.第三阶段为切削形成阶段，在滑擦和耕犁阶段中，磨粒并不产生磨屑。由此可见，要产生磨屑及切下金属，存在着一个临界磨削深度。此外还可以看到，磨粒切削刃推动金属材料的流动，使前方隆起，两侧面形成沟壑，随后将有磨屑沿切削刃前面滑出 。