铝合金高速铣削机理三维仿真建模与分析

为了研究铝合金7050-T7451高速铣削机理,建立了能反应实际铣削状态的斜角切削有限元模型.该模型采用双刃螺旋立铣刀进行模拟,模拟过程考虑刀具的进给运动和旋转运动,工件材料模型通过高温拉伸实验与高速压缩实验得到,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和粘结摩擦区的修正库仑定律,切削温度模型等效为窄带热源.采用建立的有限元仿真模型模拟了铣削过程中的切屑成形状态,分析了应力、应变和温度分布情况以及铣削力值.研究结果表明,铝合金高速铣削加工形成连续带状切屑,最大应力发生在第一变形区,切屑形成时应变最大,最高温度出现在刀、屑接触部位,模拟得到的铣削力可以接受.     

高速铣削高锰钢的铣削力模拟与试验研究

基于正交自由切削的切削力解析法原理,采用大变形有限元法及热弹塑性本构方程建立了高速铣削加工的有限元模型,对难加工材料高锰钢ZGMn13进行了高速铣削加工过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程及探讨铣削力的分布.并结合大量的铣削试验,分析了高速铣削高锰钢过程中铣削力受切削参数的影响及其变化规律.仿真结果与试验数据吻合,验证了所建立的有限元模型的正确性,可对铣削力随进给速度的变化规律进行有效地预测.     

模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

Ti6Al4V钛合金大进给铣削3D有限元模拟分析

大进给铣削是提高钛合金等难加工材料粗加工效率的先进工艺技术之一,但其切削机理因与常规铣削不同而仍有待进一步研究。为此,以有限元法为研究手段,应用有限元分析软件Deform-3D对Ti6Al4V钛合金大进给铣削过程进行了模拟,分析了每齿进给量对铣削力和铣削温度等参数的影响。结果表明:随着每齿进给量的增加,铣削力和铣削温度均随之增加,每齿进给量对径向切深方向的铣削分力影响最大,最高切削温度出现在切屑与刀具前刀面接触且靠近刃口的位置,工件的最大等效应力分布在第一变形区。此外,与试验结果的对比分析表明,有限元模拟值与实测值的变化趋势一致,铣削力模拟值与实测值数值较为接近,但铣削温度模拟值与夹丝法半人工热电偶实测值仍相差一定数值。     

SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究

运用有限元分析软件ABAQUS建立了三维斜角铣削模型,对SiCp/Al复合材料的的高速铣削过程进行模拟。首先分析了切削过程中SiCp/Al复合材料的应力、应变的分布规律,然后分析了不同等效切削厚度对切屑形状和温度场的影响,最后分析了切削参数对切削力的影响规律。铣削过程的有限元模拟为SiCp/Al复合材料高速铣削加工的工艺参数优化、刀具参数的合理选择提供了参考。     

航空钛合金Ti6Al4V的三维铣削加工有限元仿真

基于有限元技术的三维铣削仿真对于改善工艺参数、实现高效高质加工具有重要意义。以Ti6Al4V为工件材料,建立了接近实际铣削加工的有限元模型,成功模拟了切屑的形成过程,模拟的切屑形态与真实切屑形态相似;根据应力与温度分布云图对工件的应力场和温度场进行了分析;应用所建模型模拟了不同铣削速度时的3个方向切削力,分析了模拟结果,并进行了与模拟同样条件的测铣削力实验。通过对比切削力的模拟值与实验值,验证了铣削模型的正确性,此模型可用于优化铣削参数。     

二维正交铣削加工有限元仿真分析

以正交切削理论及其假设条件为基础,结合有限元分析软件ABAQUS中材料的失效与切屑分离准则,模拟了二维铣削加工过程中工件的应力、应变和铣削力的变化趋势,与相关切削加工理论对比分析,说明其变化趋势是正确的.     

7050-T7451铝合金三维微铣削建模仿真

针对航空铝合金7050-T7451的微细铣削加工,运用ABAQUS通用有限元软件,建立了能够反映实际铣削状态的三维微铣削模型。借助该模型模拟了微铣削时切屑的形成过程,并分析了切削过程中流动应力、等效塑形应变及切削力的变化规律。     

航空铝合金7075-T7451薄壁件铣削加工模拟及变形预测

在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS6.8对航空铝合金7075-T7451材料进行了铣削仿真模拟,获得了切削力、工件变形情况、上层材料对下层材料切削力的影响、切屑形状与大小等规律。其次,针对航空铝合金7075-T7451材料铣削过程进行了切削试验,结果表明所提出的切削力有限元模型具有可行性,可以有效地预测薄壁件的铣削加工变形。     

基于DEFORM的304不锈钢铣削数值模拟

针对不锈钢材料的难加工性,为进一步研究切削机理,建立了一个简化的铣削模型。利用DEFORM有限元仿真软件对304不锈钢的铣削加工过程进行了仿真,通过径向切深、轴向切深、每齿进给量及切削速度的正交化参数条件模拟了铣削力的大小分布,并将模拟结果与实验结果进行了比较分析。结果表明仿真值与实验值较为相符,此模型能够很好地预测铣削力,为研究铣削力的影响因素、优化加工参数及不锈钢材料切削机理奠定了基础。     

基于ABAQUS的TC4钛合金微铣削有限元仿真

当实际切削用量减小到微米级别时，传统铣削仿真无法对微铣削表现出的尺度效应和最小切削厚度等现象进行准确描述。以TC4钛合金为研究对象，建立考虑应变梯度理论修正的Johnson-Cook本构模型，采用ALE自适应技术控制网格畸变过大的问题，运用ABAQUS有限元软件对微铣削加工过程进行有限元模拟，获得反映尺度效应的微铣削模型，进而分析刃倾角和切削刃钝圆半径对切削过程的影响，以及主轴转速和每齿进给量对铣削力的影响，揭示了微切削区域塑性变形规律。     

基于DEFORM-3D有限元模拟的高速铣削刀具偏心跳动分离与辨识研究

利用DEFORM-3D三维有限元软件模拟高速铣削过程,分析铣削力与切削厚度间的线性关系,建立瞬时铣削力-瞬时切削厚度数学模型.通过一维搜索分离出刀具偏心跳动引起的铣削力并予以再次有限元模拟,完成刀具偏心跳动参数辨识,最终通过平头立铣刀加工AL6061-T6试验验证有限元模拟预测刀偏铣削力模型的正确性,为铣削力学分析与参...     

圆形刀片铣削P20模具钢的有限元模拟

建立了硬质合金圆形刀片铣削的三维有限元模型,模拟了切削速度和刀片前角变化时的铣削过程,分析了切屑形成过程,研究了切削力、切削温度的变化规律。结果表明:切削速度为400 m/min时切削力及切削温度较小,刀片前角为12°时相对较优。     

基于DEFORM-3D的金属铣削过程仿真研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元理论,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型;分析、研究了材料的本构模型、断裂准则、接触摩擦特性以及热传导方程等切削加工模拟所涉及的关键技术;然后采用DEFORM-3D软件对45号钢进行了切削加工有限元模拟分析,预测了铣削加工切削力,同时得到了在热力耦合作用下的工件和刀具中的铣削力、非均匀应力场、应变场和温度场分布情况,并通过实验验证了有限元模型的正确性。     

一种螺旋刃球头铣刀的高速加工铣削力模型

研究了高速加工中球头铣刀的铣削力特性。通过综合运用理论建模法和经验系数法,并引入高速切削时引起切屑动量改变所需的作用力,建立了高速切削条件下球头铣刀的铣削力模型。实验验证结果表明,理论计算值与实验测量值吻合良好。     

薄壁件铣削加工中的铣削力仿真分析

为了研究薄壁件铣削加工过程中的铣削力分布规律,在对铣削加工模型分析基础上,针对材料为45#钢的薄壁零件,采用商业有限元软件ABAQUS建立能够反映实际状态的三维铣削模型,并进行模拟,获得铣削力曲线和应力、应变分布情况。为验证仿真结果的可行性,采用与有限元模型相同的条件进行实验并获得铣削力实验数据,对比表明:铣削力的模拟结果与实验结果能够较好的吻合。分析结果表明:所建立的薄壁零件三维铣削有限元模型是可行的,其对铣削力和薄壁零件加工变形预测具有重要意义。     

GH4169高温合金球头铣刀铣削有限元仿真分析

GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模拟仿真,研究GH4169高温合金材料在球铣削过程中的切削力、切削温度、等效塑性应变和应变率的变化与分布规律,并对比分析仿真结果与试验结果的差异。研究结果表明,仿真模型的预测结果与试验测量结果有较好的一致性,所构建的铣削有限元仿真模型为球头铣刀的铣削加工提供了可参考的切削要素。     

航空铝合金高速铣削锯齿形切屑形成有限元模拟

高强度铝合金高速铣削形成的锯齿形切屑,严重影响加工稳定性和零件表面质量。采用Johnson-Cook本构方程及损伤准则,选用合适的沙漏控制模型,对航空铝合金7075-T651高速切削过程中锯齿形切屑的形成进行了模拟,并经文献中高速切削试验数据验证了所提出的有限元模型。结果表明,在2 m/s～20 m/s的切削速度范围内,锯齿形切屑形貌得到了准确的预测。     

铝合金铣削力和温度场的试验研究

应用测力仪和红外热像仪对铝合金切削过程中的切削力和温度信号进行了测试,建立了硬质合金立铣刀切削铝合金的铣削力经验模型,可以有效地指导生产,合理选择切削工艺参数。研究发现,铣削温度随切削参数变化趋势与铣削力同步。切屑的长度、圆弧半径、厚度分别受切削深度、切削速度以及每齿进给量影响而使切屑呈现不同形态。立铣刀在切削铝合金时除切削作用外,还伴随较为严重的塑性变形。另外,分析了切削参数对表面质量的影响。     

薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究

薄壁件铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,是加工误差的主要影响因素.在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS对薄壁件斜角切削过程进行了仿真模拟.其次,针对铣削过程进行了切削力测试,结果表明本文提出的切削力有限元模拟方法具有较高的精度,对切削参数的优化提供了理论依据和便利工具.