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.     

航空铝合金7075-T7451三维铣削过程有限元仿真

采用有限元分析软件AdvantEdge建立反映金属切削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了航空铝合金7075-T7451铣削加工过程,获得了两个铣削周期内的铣削力变化曲线,并预测了工件及刀具上的温度分布;模拟了铣削过程中切屑的形成,获得了与实际切屑相似的切屑形状。通过铣削力实验获得了相同铣削条件下的铣削力值,与模拟铣削力值比较,发现两者具有较好的一致性,从而证明了有限元模型的正确性。     

基于有限元法的硬质合金微槽车刀刀——屑接触摩擦模型研究

刀—屑接触界面的应力应变状态对金属切削过程尤其是刀具的摩擦磨损研究有着重要影响,摩擦模型是该区域应力应变的数学表达形式。本文基于有限元仿真平台,重点分析微槽车刀切削过程中刀—屑接触界面的摩擦状态,确定出刀—屑接触总长度和内外摩擦区各自的范围,对比分析了原车刀和微槽车刀的刀—屑接触界面摩擦状态,从而获得两车刀相应的摩擦模型。研究发现:微槽的置入使得刀—屑粘结摩擦区长度缩短,带来的直接影响便是第二变形区内的主要发热区缩小,进而发热量也相应减小。研究结果为金属切削过程刀—屑接触摩擦模型研究提供一定理论参考。     

高速硬态切削参数影响的有限元分析

研究了切屑分离、刀屑摩擦等关键技术,建立了轴承钢GCrl5高速切削的有限元模型.根据实际切削加工状况选择适当的切削参数,建立了正交试验表,利用有限元软件进行了有限元模拟,研究了刀具负前角和切削参数对切削力、温度、应力应变等的影响程度和趋势.该有限元模型可以用于分析切削参数对切削过程的影响,为下一步参数优化研究奠定了基础.     

钛合金高速铣削加工的有限元模拟与分析

采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型,模拟了钛合金Ti6Al4V高速铣削切屑的形成过程,得到了铣削过程的温度分布云图,分析了切削过程中残余应力的分布,并提出了采用有限元仿真铣削工件表面的位移大小,把表面的轮廓算数平均偏差作为表面粗糙度评定参数的方法。结果表明:切屑区最高温度出现在距离刀尖0.01~0.03 mm的刀-屑接触处,当主轴转速为9 500 r/min时,温度有所下降。工件的残余应力在表层由拉应力迅速的转变为压应力,在100~200μm之间出现残余压应力的最大值。当主轴转速为9 500 r/min,每齿进给量为0.02 mm时,表面粗糙度取得最小值。     

45钢高速切削过程中切屑形成的数值模拟

为了研究45钢高速加工中切屑形成机理,建立了高速加工的正交切削有限元模型,研究了45钢高速切削有限元建模过程中的Johnson-Cooks材料模型,刀屑接触模型及切屑分离准则等关键技术.利用建立的有限元模型对45钢的高速切削过程中的切屑成形进行了数值模拟,并研究了不同切削速度对切屑锯齿化程度的影响规律,得到了不同切削速度下的切屑锯齿化程度.     

0Cr18Ni9不锈钢正交切削过程的数值模拟

为研究0Cr18Ni9(AISI 304)不锈钢切削加工过程,采用刚塑性有限元方法,建立有限元仿真模型,利用自适应网格(ALE)划分技术对其网格进行重新划分。根据Johnson-Cook本构模型建立工件材料模型,运用CrockroftLatham断裂准则来实现工件材料的断裂,刀屑界面摩擦采用剪切摩擦。通过模拟得到锯齿状切屑,并分析工件及切屑的等效应变、等效应力与主应力、切削温度及切削力的变化规律。该结果对研究不锈钢的切削机理将提供有用的依据。     

钛合金锯齿状切屑形态模拟研究

利用有限元软件建立了钛合金(Ti6Al4V)的切削模型,得到锯齿状切屑的应力场、应变场及温度场,探讨了锯齿状切屑的形成机理,同时模拟了不同切削参数对锯齿状切屑形态的影响。结果表明:切削速度、进给量和刀具前角对锯齿状切屑形态的影响规律相似,即锯齿频率随切削速度、进给量和刀具前角的增加而增大。刀-屑摩擦因数对锯齿状切屑形态无明显影响,但切削力、刀-屑接触长度随刀-屑摩擦因数的增加而增大。换热系数对切削温度影响较大,换热系数越大,对切削温度降温效果越明显。对切削温度的抑制效果由低温冷风雾化射流冷却、水射流冷却、低温冷风冷却依次减弱,但都优于干切削。     

有限元仿真在金属切削加工中的应用

有限元仿真是研究金属切削过程和切屑形成过程的有效方法.以铝合金7050为例,详细描述两种金属切削加工的有限元模型:正交切削模型和斜角切削模型,以及有限元模型建立过程中的一些关键技术如:刀屑界面间的摩擦,工件的材料本构模型和切屑分离标准.利用这两种有限元模型可以分别得到加工表面的残余应力分布趋势和切屑的几何形状,也可以预测低刚度结构件的让刀误差.分析表明:有限元仿真可以进行切削参数优化和刀具几何形状的优化,以改善加工表面的质量.     

合金铸铁高速切削的有限元模型

提出了进行高速切削有限元模拟的过程,研究了刀屑间的摩擦和热传递等关键技术,通过高速压缩试验,获得了钼铬铸铁力学性能,建立了钼铬铸铁高速切削的有限元模型。在通过切削力试验对钼铬铸铁高速切削加工过程中的切削温度、应力分布和切屑的形成等进行了验证。分析结果表明该有限元模型可以用来进行钼铬铸铁的高速切削过程仿真,为进一步的研究提供了基础。