基于SPH的切削力建模与分析

基于LS-DYNA动力学分析软件对金属切削过程进行仿真,模拟金属切削中应力、应变过程,将SPH方法与Lagrange方法的数值模拟仿真结果进行比较,证明了SPH方法用于金属切削仿真的可行性.通过改变切削参数得到了切削力变化曲线,分析了刀具前角、切削深度对切削力的影响.     

高速切削加工的三维数值模拟

运用有限元方法,借助计算机软件建立高速切削的三维有限元模型。模拟高速切削过程,对切削机理进行了研究分析,更真实的模拟了切削状态的变化过程,得到了切削力、切削温度的变化规律。仿真分析的结果对高速切削的切削参数和刀具的优化选择有重要的参考意义。     

45钢切削加工温度变化数值模拟分析

基于金属材料塑性变形理论,采用有限元软件建立材料的切削过程模型,对二维正交金属切削过程中温度场和应力变形进行数值模拟仿真,得到正交切削过程中切削温度变化,同时切削力变化曲线说明仿真结果确实很好的反映了加工的变化情况。     

数控车床切削仿真的研究

针对数控车床加工切削仿真系统的开发,分析了几何仿真过程中的几个重点问题,并与之将切削力、切削功率等物理量仿真相结合,实现了切削模拟加工过程中切削力、切削功率曲线与刀具切削的同步,最后给出了一个切削加工仿真实例。     

高温合金切削过程仿真研究

利用有限元分析软件仿真切削镍基高温合金GH4169的基础上,获得了模拟切削过程中切削力及切削温度的值,分析了切削速度和刀具前角对切削力和切削温度的影响,并将仿真结果进行了比较。     

斜角切削条件下45钢切削过程的三维数值仿真

传统金属切削仿真往往局限于二维仿真。本文基于有限元软件ABAQUS/Explict建立了三维斜角切削模型,并对45钢的切削过程进行了数值模拟。试验结果表明,在刀具切削过程中,刀尖接触区会发生严重的不均匀塑性变形。并且在刀具切削金属时,由于前刀面常处于高温高压的状态极易发生月牙洼磨损,同时刀具刃倾角的存在会使得切屑发生一定的横向卷曲。模拟切屑外形与试验切屑结果一致,另外模拟切削力数值与实际车削力理论公式计算结果吻合。模拟结果对金属切削加工及刀具理论研究具有重要的指导意义。     

基于有限元法的振动刨削仿真分析

由于有限元数值模拟技术具有试验方法和理论解析方法相结合的特点,文中采用有限元分析软件对振动刨削时工件的受力过程进行仿真。为了揭示振动切削的应力波对切削过程的影响差异,进行了直角自由刨削仿真分析,得出振动切削微观机理的有效解释。     

基于有限元法的二维正交切削刀具应力分析

运用有限元方法对二维正交切削加工刀具内部应力进行模拟分析。基于刚塑性有限元方法建立了切削加工过程仿真模型,通过模拟获得了切削加工过程中刀具应力的分布和变化情况。通过对不同切削工艺参数条件下的切削过程进行模拟,分析了刀具几何参数以及切削用量对切削加工过程中刀具应力的影响,为正确选择刀具及切削参数提供了参考。     

航空材料切削加工切屑的形成及其数值的模拟

应用有限元模拟软件,建立航空铝合金2024的坯料模型和切削刀具模型,通过构建材料的Jonson-Cook本构模型、材料失效模型、切屑分离准则和热力耦合模型,对2024铝合金材料的切削加工过程进行了仿真模拟,得到了切屑形成过程中的材料内部的应力、应变、切削热的分布变化情况及切削力的变化曲线图。仿真结果表明,模拟结果和实际切削理论具有较好的一致性。     

虚拟制造技术在切削加工中的应用

利用虚拟制造技术对金属的切削加工过程进行了模拟仿真研究。按照实际加工条件建立了切削模拟模型 ,按照国家标准建立的硬质合金可转位刀片的三维模型既考虑到真实的刀片几何形状 ,也考虑了其安装角度参数。利用软件DEFORM3D对金属切削过程中的切屑流动状态及过程中的温度场和应力场进行了模拟加工并分析了模拟结果。     

基于Deform 3D的金属车削过程仿真

基于材料变形的弹塑性理论、热力耦合理论以及Usui磨损模型,采用有限元仿真技术,利用三维仿真软件Deform对车削过程进行仿真,得出了在不同切削用量下切削力的变化规律、切削过程中刀具中切削应力的分布情况以及刀具表面切削热的分布情况。仿真结果为生产实践中切削用量的优化选择提供理论依据。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

基于Deform-3D准干式深孔BTA刀具钻削的仿真研究

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式单刃内排屑BTA钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑判据以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数的进一步优化提供了依据。     

切削工艺参数对切屑形状的影响及其有限元分析

以刚塑性有限元理论为基础,采用有限元仿真技术,对金属正交切削过程中切屑成形进行了模拟仿真,得到了不同的刀具前角和摩擦条件对切屑形状的影响规律。对二维切削过程进行加工实验,结果表明切削模拟结果与实际加工情况比较吻合,可以为实际加工提供参数选择的依据。     

基于ABAQUS的小孔钻削加工仿真

研究了小孔径深孔钻削加工过程中切削参数对零件变形及残余应力的影响,旨在获得不同切削参数下切削力和残余应力的变化规律。对钻削加工工艺分析的基础上,利用 ABAQUS有限元仿真软件,选择合适的材料模型和失效准则,设定多组切削参数,建立零件的三维钻削模型进行仿真。结果表明,根据仿真结果可优选合适的切削参数,并预测切削力,这为钻削的实际生产提供更直接的理论依据。     

金属切削过程中切削热和切削温度场的仿真分析

切削热的产生和由它导致的切削温度是影响金属切削状态的重要物理因素之一。笔者通过45#圆钢在几种不同切削速度下的温度场的仿真分析,直观的表现出切削速度对金属切削热的影响,从而对优化切削参数和研究刀具磨损机理提供方法依据。     

An experimental investigation of oblique cutting mechanics

In this study, an experimental investigation of oblique cutting process is presented for titanium alloy Ti-6Al-4V, AISI 4340, and Al 7075. Important process parameters such as shear angle, friction angle, shear stress, and chip flow angle are analyzed. Transformation of the data from the orthogonal cutting test results to oblique cutting process is applied, and the results are compared with actual oblique cutting tests. Effects of hone radius on cutting forces and flank contact length are also investigated. It is observed that the shear angle, friction angle, and shear stress in oblique cutting have the same trend with the ones obtained from the orthogonal cutting tests. The transformed oblique force coefficients from orthogonal tests have about 10% discrepancy in the feed and tangential directions. For the chip flow angle, the predictions based on kinematic and force balance results yield better results than Stabler's chip flow law. Finally, it is shown that the method of oblique transformation applied on the orthogonal cutting data yields more accurate results using the predicted chip flow angles compared to the ones obtained by the Stabler's rule.     

纳米尺度单晶铜材料表面切削特性分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究单晶铜材料表面纳米切削特性。通过对单晶铜纳米切削过程进行分子动力学建模、计算与分析,研究了不同切削速度及切削厚度对单晶铜材料表面纳米切削过程中微观接触区域原子状态和切削力变化的影响规律。研究结果发现：在单晶铜表面纳米切削过程中,切削速度越高,切屑堆积体积越大,切屑里原子的排列越紧密,位错缺陷分布区域越大;在同种切削速度下,切削厚度越大,在刀具前方堆积的切屑体积越大,位错缺陷越多。不同切削速度及切削厚度下,切削力曲线均在切削初期呈上升趋势,达到稳定切削状态后围绕稳定值进行波动,但在切削初期,切削速度及切削厚度越大,切削力上升幅度越大;达到稳定切削状态后,切削速度、切削厚度越大,切削力越大。     

GH4169高温合金切削仿真分析及工艺参数优化

以GH4169高温合金为切削仿真分析对象,采用田口法、信噪比分析、极差分析和交互作用分别得出切削深度对切削力影响最大,切削速度对切削温度影响最大,切削温度随着切削速度和进给量的增大而略有增大,切削力随着切削深度和进给量的增大而显著增大,切削力增大会使切削温度升高。运用多目标遗传优化算法,得出切削参数的帕累托最优解集,优化结果和仿真试验结果误差率小于5%。