TC4钛合金圆弧形槽切削加工刀具仿真及设计

深海钻铤回路块材料为TC4钛合金,该圆柱形回路块侧面需要铣削4个圆形槽.针对TC4钛合金圆弧形槽的加工,设计一种以W18Cr4V高速钢为基体的切削刀具,并基于热-弹塑性有限元理论建立刀-工有限元切削加工三维模型.对钛合金表面产生的切削力进行仿真计算和预测,通过优化高速钢刀具参数,设计出四刃钛合金铣削刀具,使用此刀具加工...     

精密切削钛合金TC4表面残余应力的模拟研究

本文建立钛合金正交切削热一力耦合有限元仿真模型,采用自适应网格(ALE)技术及Johnson-Cook强化模型和剪切失效模型定义切削.通过对TC4切削过程的有限元模拟,分析了刀具刃口半径及材料的变形对已加工表面残余应力分布和表面质量的影响,并提出在切削钛合金时需采用较小的切削深度、较高的刀具锋锐度、较高的切削速度进行切削,以得到较好的表面加工质量.     

金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究

基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程，导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术，如材料模型，工件和切屑的分离、断裂准则，刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了探讨，针对这些关键技术建立了正交切削加工铝合金7050T7451有限元模型，对切屑形态、切削力、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了有效预测。     

基于热力耦合模型的金属切削过程有限元分析

基于有限元理论和热力耦合模型的研究,通过讨论切削过程中的关键技术,主要包括切削加工有限元方程的建立：构件材料的Johnson-Cook本构模型;切屑分离准则;材料断裂准则;接触摩擦模型;切削热的产生和分布;残余应力的分析和切削力的比较分析等,建立了二位金属切削过程模型,通过采用粘结．滑移摩擦模型,有效地模拟了航空钛合金的切削加工过程,对此类材料加工的切削力、切屑温度以及应力场和应变的分布进行了分析。     

切削刀具刃口钝化复合结构优化设计

提出和建立了面向刀具刃口钝化结构研究的三维铣削加工有限元仿真模型,研究了材料本构关系模型有限元仿真关键技术;进一步进行了切削验证实验,结果表明所建立的有限元模型是正确的;最后,以钛合金加工为例,利用有限元模型,针对倒棱刃、消振棱刃、白刃三种刀具刃口型式,对不同刃带宽度和不同刃口型式下的切削效果进行了比较和分析。研究结果表明:倒棱刃口型式与圆弧钝化结构是最佳匹配的,倒棱与钝圆形成的复合结构是切削钛合金的最优刀具刃口微结构。     

基于ABAQUS的钛合金铣削力的模拟分析

为了研究钛合金在铣削过程中切削力随着切削参数的变化规律,建立了三维斜角切削有限元模型。通过对材料本构模型,刀—屑接触摩擦模型和切屑分离准则等关键环节建模,采用通用有限元求解器ABAQUS/Ex-plicit对钛合金Ti6Al4V的斜角切削过程进行了模拟,获得了切削速度v、切削深度ap和每齿进给量fz对切削力的变化趋势及影响程度。模拟结果表明:切削力随着切削深度ap和每齿进给量fz的增大而增大,而随着切削速度增大切削力波动很小。切削深度对切削力的影响最大,进给量次之,切削速度对切削力的影响最小。该模型可以为切削参数的合理选择提供参考。     

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。     

考虑材料损伤演化的钛合金切削过程仿真及试验研究

为更精确地模拟钛合金的切削过程,将断裂力学的裂纹扩展能量理论作为材料损伤演化准则引入切削仿真,考虑刀具切屑接触面上的极限剪切应力随摩擦系数变化、摩擦系数随温度变化,建立了钛合金Ti-6Al-4V二维正交热力耦合切削仿真模型。通过钛合金车削试验及切屑金相观察试验对有限元模型进行验证,结果表明仿真的切削力、锯齿切屑形态与实验结果吻合程度较高。以该有限元模型为基础,分析了已加工表面的残余应力,预测了前角对切屑卷曲与损伤程度、剪切角、锯齿形状、刀具温度的影响。     

基于有限元的钛合金材料的切削加工技术研究

通过分析各种有限元软件的优缺点,选择DEFORM软件作为分析工具对钛合金材料Ti6Al4V的切削过程进行数值模拟,建立工件和刀具的正交切削平面应变的有限元模型,对金属切削加工过程进行了实时的仿真,为正确设计和合理使用刀具提供理论依据。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型,采用有限元仿真技术,利用有限元软件ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布。该方法比一般的试验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型.采用有限元仿真技术,利用有限元软件ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布.该方法比一般的实验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值.     

基于Abaqus/explicit的钛合金高速切削切削力模拟研究

针对高速切削钛合金时切削力的问题,利用有限元分析软件Abaqus的Johnson Cook材料模型及Johnson Cook断裂准则,对钛合金高速切削切削力进行了仿真研究,分析钛合金高速切削加工过程中各切削参数（包括进给量、切削深度和切削速度）对切削力的影响.结果表明,切削力、进给力、单位面积切削力和单位面积进给力都随速度的增大而减小;但随着进给速度的增大,切削力和进给力都增大,而单位面积的切削力和进给力都减小.     

斜角切削过程的三维热—弹塑性有限元分析

基于大变形理论和虚功原理,建立了斜角切削加工过程的三维热一弹塑性有限元模型.分析和研究了涉及切削加工有限元模拟的关键技术.采用通用有限元求解器ABAQUS/Explicit对斜角切削过程进行了有限元模拟,分析了切削过程中切屑的形成过程及其形貌、三维切削力的变化情况,以及应力、应变、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律.通过与试验数据的比较,证明了所建立有限元模型的正确性.斜角切削过程的三维热一弹塑性有限元模拟研究为铝合金高速切削加工的工艺参数优化、刀具几何参数的合理选择提供了参考.     

航空钛合金铣削过程有限元数值模拟

基于材料损伤理论确定了切屑分离准则,建立了钛合金TC4构件铣削过程的有限元模型,利用商业有限元软件(ABAQUS),在给定切削参数条件下,采用不同几何参数(前角、后角、螺旋角)的刀具对钛合金TC4的铣削过程进行了有限元模拟,研究了切削力和切削温度随刀具角度变化的规律,结果表明:铣刀的前角在10°~20°,后角为12°~20°,螺旋角为30°~45°时比较适合钛合金TC4的铣削。     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法（ALE）实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TCA超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

切削置氢TC4钛合金切削力及切削温度的有限元分析

利用有限元技术,研究了氢含量对TC4钛合金切削力及切削温度的影响规律,并对高速切削时的切削力、切削温度的规律进行了预测.利用电子万能材料试验机及霍普金森压杆装置获取了不同应变速率及温度时置氢钛合金的流变行为,通过数据的拟合得到了Johnson-Cook(J-C)本构方程,据此建立了切削数值模型.切削力及切削温度的模拟结...     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TC4超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大.     

基于Deform3D的30CrNiM08干硬车削温度仿真模拟研究

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,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了Johnson&Cook材料本构模型.构建了反映金属车削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了不同切削速度和不同切削进给量条件下30CrNiM08的加工过程,对车削加工区温度场、热流以及温度变化的仿真结果进行了分析,验证了有限元模型的合理性,为实现对工艺参数的优化选择奠定了理论基础.     

基于Deform3D的30CrNiM08干硬车削温度仿真模拟研究

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,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了Johnson&Cook材料本构模型.构建了反映金属车削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了不同切削速度和不同切削进给量条件下30CrNiM08的加工过程,对车削加工区温度场、热流以及温度变化的仿真结果进行...