正交試驗法優(yōu)化高溫軸承鋼激光打孔工藝參數(shù)的研究

2.74萬字 54頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

目錄
摘要 1
Abstract 2
第一章 緒論 3
1.1 課題來源及研究的主要內(nèi)容 3
1.2 課題的研究意義 3
1.3 高溫軸承鋼激光制孔的國外研究現(xiàn)狀 4
1.4 高溫軸承鋼激光制孔的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 5
1.5 高溫軸承鋼激光制孔的發(fā)展趨勢 5
第二章 激光制孔理論 7
2.1 激光的特性 7
2.2 激光束主要特征參數(shù) 7
2.3 激光制孔的概念 8
2.4 傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔和電火花制孔方式及其局限性 8
2.5 激光制孔的優(yōu)點 9
2.6 激光制孔的原理及分類 10
2.6.1 激光熱打孔 10
2.6.2 激光冷打孔 11
2.7 激光制孔的過程分析 11
2.8 激光制孔的方法 13
2.8.1 復(fù)制法 13
2.8.2 輪廓迂回法 14
2.9 影響高溫軸承鋼激光制孔質(zhì)量的主要參數(shù) 14
2.10高溫軸承鋼激光制孔經(jīng)濟(jì)可行性分析 17
2.11激光制孔的設(shè)備 17
2.11.1 激光器系統(tǒng) 17
2.11.2 光束傳輸與變換系統(tǒng) 18

2.11.3 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng) 19
2.11.4 電源動力系統(tǒng) 19
2.11.5 控制系統(tǒng) 19
2.12 本章小結(jié) 19
第三章 激光制孔溫度場模擬研究 21
3.1.有限元法簡介 21
3.1.1 有限元法的基本概念 21
3.1.2 有限元法的基本思想 21
3.1.3 有限元法的特點 22
3.2 ANSYS軟件簡介 22
3.3 ANSYS的發(fā)展 22
3.4 ANSYS軟件特點 23
3.5 ANSYS軟件基本組成 23
3.6 ANSYS有限元分析的基本步驟 24
3.7 ANSYS熱分析簡介 24
3.8 ANSYS二維熱傳遞一般熱傳導(dǎo)問題 25
3.9高溫軸承鋼（8Cr4Mo4V）材料屬性 26
3.10 溫度場模擬 27
3.10.1 有限元模型的建立 29
3.10.2 激光熱源的處理與施加 29
3.10.3 邊界條件和初始條件處理 29
3.10.4 相變潛熱的處理 30
3.11 模擬結(jié)果分析 31
3.11.1 脈沖能量模擬分析 32
3.11.2 脈沖寬度模擬分析 34
3.12 本章小結(jié) 36
第四章 高溫軸承鋼激光制孔正交試驗的研究 37
4.1 實驗方案介紹 37
4.2 實驗材料與設(shè)備 38

4.2.1 實驗材料 38
4.2.2 實驗設(shè)備 39
4.2.3 檢測裝置 40
4.3 實驗成本核算 40
4.4 實驗結(jié)果分析 41
4.4.1 實驗結(jié)果 41
4.4.2 正交試驗結(jié)果分析 42
4.5 本章小結(jié) 45
第五章 總結(jié)與展望 46
5.1 總結(jié) 46
5.2 展望 46
致 謝 48
參考文獻(xiàn) 49



摘要 本論文基于對激光技術(shù)在金屬材料微孔制造上的應(yīng)用的研究的基礎(chǔ)上得出。激光是20世紀(jì)的重大發(fā)明之一，由于它的高方向性、高相干性、高單色性、高亮度等特點，激光特別適合用來對材料加工，所以激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域。激光打孔是最早達(dá)到實用化的激光加工技術(shù)，也是激光加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。本論文主要論述激光制孔的原理、發(fā)展趨勢，并通過有限元模擬分析與實驗相結(jié)合探討激光制孔的影響因素，并對打孔質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。
利用ANSYS軟件對激光制孔過程進(jìn)行溫度場有限元模擬分析，并設(shè)計正交試驗研究工藝參數(shù)對高溫軸承鋼激光打孔的影響[1]。將兩者進(jìn)行比較分析，獲得可靠有效的結(jié)論。模擬部分主要從理論層面比較各參數(shù)對該材料激光制孔的影響，而實驗部分則根據(jù)模擬結(jié)果，選取與之相應(yīng)的實驗參數(shù)。
本論文選取高溫軸承鋼8Cr4Mo4V為主要研究材料，對其進(jìn)行激光微孔制造實驗，從上孔徑、下孔徑和錐度三個方面來衡量孔的質(zhì)量。通過分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：激光的脈沖能量、脈沖寬度和離焦量這三個因素，不論是對加工出的孔深和孔徑，還是對孔的錐度，都有較大的影響。而相對來說，激光的脈沖個數(shù)和擴(kuò)束比這兩個因素對孔的加工質(zhì)量影響比較小。

關(guān)鍵詞:激光打孔 有限元分析 正交試驗 影響因素