切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响

为探索切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响规律,用AdvantEdge软件对其进行超声振动切削仿真研究,与普通切削工艺进行对比,得到切削温度、切削力和残余应力随切削参数改变而变化规律.结果表明:随切削参数增大,两种加工方式下切削温度均上升.超声振动切削相较于普通切削,在降低切削力方面有显著优势,同时,超声振动切削的残余应力曲线出现明显"勺形"变化,残余应力值和层深较大.最后,通过超声振动辅助车床对有限元结果进行试验验证,可得仿真值与试验值吻合良好.     

立式双刀车削细长轴仿真研究

针对细长轴传统加工过程中变形大、质量一致性差等问题,提出立式双刀车削细长轴的加工方式。借助 有限元软件开展细长轴立式单刀、双刀车削过程中的动态切削力及变形分析,对比相同切削参数下单、双刀车削细 长轴时的切削力平稳性及工件变形量。结果表明：双刀车削能有效缩短切削力进入稳定段的时间,且双刀车削引起 的细长轴弯曲变形量仅为单刀车削的6.6%。立式双刀车削能够有效减小细长轴加工过程中的弯曲变形,为细长轴的 高速切削提供基础。     

淬硬超高强度钢45CrNiMoVA硬车削加工性研究

为避免淬硬钢磨削工艺易引入残余拉应力以及大量使用切削液对环境造成严重污染的问题，采用硬车削代替磨削的加工方法。针对淬硬-回火45CrNiMoVA钢进行以车代磨工艺的研究，分析硬车削过程中的切削力、加工表面形貌、残余主应力及显微硬度。结果表明，切削力随切削深度和进给量的增大而增大，切削速度的改变对切削力的影响不大；硬车削后工件表面形貌一致性良好，表面粗糙度Ra值可达0.64μm；残余主应力随进给量和切削深度的增大而减小，随切削速度的增大先减小后增大；最大残余主应力的方向角随切削速度与切削深度的增大在37°～45°范围内保持稳定，随进给量的增大在22°～45°范围内先增大后保持稳定；表面显微硬度随切削速度的增大而减小，硬车削后表面显微硬度提高了13%，硬化层深度约200μm。     

刀具形状及工艺参数对模具钢NAK80高速切削过程的影响

通过建立等效二维高速切削有限元模型,对影响模具钢NAK80切削过程的因素进行研究。通过Johnson-Cook材料本构方程描述材料特性,切屑的分离采用基于断裂力学的几何—物理分离准则,用修正的库伦摩擦定律表征前刀面与工件的接触状态。对不同刀具前角、切削速度、切削深度下的高速切削过程进行仿真,分析不同参数下切屑形态、切削力与切削温度的变化情况。结果表明,合理的选择刀具前角、切削速度与切削深度,可以优化切屑形态,降低切削力与切削温度,对切削过程的优化具有一定的指导意义。     

高速切削AF1410的切削温度有限元仿真分析

用Abaqus有限元分析软件建立WC硬质合金刀具高速切削AF1410高强钢的二维仿真模型,对切削过程进行模拟,获得切削过程中刀具、工件的温度分布情况,研究分析切削用量对工件的最高切削温度和稳定切削区平均最高温度的变化情况。结果表明:切削过程中刀具、工件的温度变化趋势可分为3个阶段,每个阶段变化特征不同,且刀-屑接触面附近工件的最高切削温度始终高于刀具;工件的最高切削温度和稳定切削区工件的平均最高温度均随切削速度和切削深度的增加而增加,但随切削深度的增加幅度较小;稳定切削区域工件平均最高温度随切削速度和切削深度的增加速率低于工件最高切削温度的增加速率。     

热处理对7075铝合金超声振动切削性能的影响

为研究热处理对航空铝合金7075超声振动切削性能的影响机理,用AdvantEdge有限元软件对O态、T6态、T73态合金进行切削模拟,分析应力场与温度场分布、切削力与切削温度的变化规律.结果表明:3种热处理态的7075铝合金在振动频率变化时,切削力和切削温度为T73>O>T6,趋势基本相同.振幅增大,3者切削温度和切深抗力Fy峰值的变化趋势相同,但主切削力Fx的峰值变化差异明显.通过对标试验验证了仿真结果的可靠性.     

超声波振动车削的运动学及其加工表面质量

本文对Z向(主切削力方向)分离型超声波振动车削的运动学做了较详细的分析,探讨了它的位移、速度和加速度的变化规律,归纳出分离、冲击、变速及住复熨压等四个特性。并采用新型的可转位刀片振动装置对多种工件材料进行了振动车削表面粗糙度、残余应力、加工硬化和接触疲劳等试验研究。     

多晶锗塑性切削机制和力学特性的仿真研究

为探究多晶锗纳米尺度的塑性切削机制和力学特性,采用分子动力学方法(MD)模拟金刚石刀具纳米切削多晶锗过程,对材料的晶体结构,位错分布及演变,应力传导和切削力波动规律进行详细分析;并研究不同切削参数对加工过程的影响。结果表明:晶体结构的非晶转变和晶界与晶体滑移,位错等缺陷相互作用,导致切削力周期性波动;切削过程中非晶体区沿晶界扩展,但晶界阻碍非晶体区跨晶界扩展;位错仅存在晶界附近,而位错类型和数量随晶界处的原子运动和破坏程度发生改变,材料塑性去除主要由晶粒内部的非晶转变和晶界的位错运动所致;晶界的等效应力比晶粒大,分布和传导方向与非晶体原子的一致;切削速度增加使切削区温度上升、应力和切削力减小;切削深度增加易使缺陷原子数量上升,位错线长度降低。通过Diamond结构多晶的研究结果证实多晶锗切削仿真的正确性。     

低碳马氏体组织中的残余奥氏体

本文用七种成分不同的低碳马氏体钢作研究材料,对低碳马氏体组织中的残余奥氏体的形态、分布、机械稳定性和热稳定性作了较系统的研究。试验结果表明,低碳马氏体组织中普遍存在薄膜状的残余奥氏体,这种残余奥氏体主要分布于板条马氏体边界上,也分布于马氏体束边界和原奥氏体晶界上;奥氏体膜常是一边平直、规则,另一边起伏不规则,其厚度即使在同一板条束中,甚至在同一边界上也是不均匀的;相变过程中的应变,并未使残余奥氏体的位向发生大的变化;低碳马氏体中的残余奥氏体有良好的机械稳定性(至少在含Mn的低碳马氏体钢中是如此),并有良好的低温稳定性,其分解温度为200～300℃。     

高效切削高强钢切削力和切削温度仿真研究

基于Abaqus有限元仿真软件建立切削30CrNi2MoVA高强钢的二维模型，研究切削力和切削温度随切削参数的变化规律。结果表明：高效切削30CrNi2MoVA高强钢时，切削力随切削速度的变化不明显，随切削深度的增加近乎直线增大；刀尖和前刀面的最高温度随切削速度和切削深度的增加而增大。     

细深组合盲孔精加工刀具的有限元分析

针对不锈钢零件的细深组合盲孔精加工刀具,在分析刀具刚度对加工精度的影响基础上,采用ANSYS软件对其进行有限元分析.其刀具刚度有限元模型根据刀杆的材料和结构建立,载荷为刃口的三向切削力,刀具柄部约束为固支,通过求解刀杆的变形及应力分布,优化设计出满足加工要求的高刚性刀具.     

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。 为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。     

单颗立方氮化硼磨粒切削特性及工件材料变形行为的微观力学分析

为了解决有限元法模拟切屑分离时的网格束缚问题,采用有限元法和光滑粒子流体动力学（SPH）法的耦合方法进行了单颗立方氮化硼（CBN）磨粒切削过程的微观力学仿真。通过CBN磨粒与工件材料的应力变化与分布情况以及切削层SPH粒子的运动情况,从微观角度分析了单颗CBN磨粒的切削成屑机理,并分析了CBN磨粒的几何特征对工件材料切削变形的影响;采用陶瓷CBN砂轮贴片样块进行了磨粒划擦实验,结果表明：磨粒的推挤使工件材料发生塑性变形,沿磨粒的前方及两侧隆起,并最终于磨粒的前方流出而形成磨屑;磨刃前角增大,剪切角随之增大,导致磨粒的耕犁作用减弱而切削作用增强。磨粒刃边强度低、接触应力大,磨损速率较快,易于发生磨耗及微破碎磨损而使磨粒钝化。     

新型油井管钢33Mn2V穿管过程动态再结晶晶粒变化的二维数值模拟

利用有限元软件Marc/AutoForge3.1并采用二维热力耦合的刚塑性有限元法,研究新型油井管用钢33M2V穿管过程中管件内部动态再结晶晶粒尺寸的变化及分布情况。模拟时考虑工件与轧辊之间的接触热传导、工件的热辐射、对流散热以及工件的变形热,并对该热力耦合过程进行计算。模拟结果表明:荒管管壁的动态再结晶晶粒尺寸在穿管过程中是时刻变化的,而且是在一个基准范围内变化的,这个基准的动态再结晶晶粒尺寸应最终成为荒管管壁内的基本动态再结晶晶粒尺寸。     

压电陶瓷微致动器的制作及驱动行为研究

制作一种新型压电陶瓷微致动器,用于高密度硬盘驱动器磁头的精确定位。该致动器采用高矗31特性的压电陶瓷材料,采用烧结成型工艺,并使用溅射和反应离子刻蚀工艺制作而成,然后进行了退极化性能等分析。此外,建立了一种有限元简化模型并分析其驱动能力。结果显示,当采用双层结构的压电微致动器时,在外加电压±30 V作用下,悬臂自由端位移和谐振频率分别达到0.93 μm和20.425 kHz,表明该致动器满足硬盘驱动器对微致动器位移他压灵敏度、谐振频率等要求。     

电镀金刚石线锯锯切轨迹的研究

基于冲量理论和振动加工理论,对电镀金刚石线锯锯切过程进行了分析,并对锯切过程中各个阶段的接触状态进行了有限元计算,得出在稳定接触状态下应力沿工件宽度方向分布均匀的结论.结合电镀金刚石锯切实验,采用叠加原理建立了锯切轨迹的数学方程,得到了轨迹计算曲线.通过与实际切割轨迹形貌的对比,计算曲线和实际轨迹曲线之间的误差小于15...     

连续油管钢带斜焊温度场及残余应力场数值模拟

采用有限单元法,模拟连续油管钢带斜焊及形变热处理过程中温度场和残余应力场的分布情况。结果表明:在焊接过程中焊缝附近温度梯度很大,远离焊缝的地方温度梯度渐渐趋于平缓;随着焊接热源的移动,温度中心也随之移动,最高温度可达母材的熔点,能量集中在很小的范围内,造成高度集中的瞬时热输入。焊后残余应力主要集中在焊缝附近,最大应力值为432 MPa;形变热处理之后残余应力集中分布在热处理区域的边界,最大应力值为431 MPa。对比发现形变热处理并不能减小或消除焊接残余应力,只能使残余应力重新分配,远离焊缝附近,使该位置的材料趋于安全。     

电火花磨削加工蜂窝环的热物性参数研究及表面温度场仿真分析

基于GH536高温合金材料的性能特点,通过试验利用数值模拟方法得到了GH536高温合金的热物性参数随温度变化的非线性规律,并利用ABAQUS软件对电火花磨削加工蜂窝环时温度场分布进行了有限元模拟,分析了温度场分布对蜂窝环表面加工质量的影响。试验结果表明：利用有限元分析对电火花磨削蜂窝环时温度场的分布规律进行模拟是可行的,且模拟过程准确、迅速,适用于电火花磨削薄壁类零件的工艺过程的优化,更为精确计算电火花磨削过程中产生的热应力、残余应力等提供了理论依据。     

Research on Cutting Trajectory of Electroplated Diamond Wire Saw

The cutting process of electroplated diamond wire saw was researched on the basis of impulse and vibration machining theories. The different contact states in the cutting process were analyzed by using the finite element method. It shows that the cutting stress is uniformly distributed along the direction of the workpiece width in the steady state. A mathematical equation of sawing trajectory was established by using the superposition principle and the cutting experiment of wire saw to calculate the cutting trajectory. The comparison of the theoretical trajectory with the calculated one indicates that the error is less than 15%. The research results provide a theoretic basis for optimization of the saw’s cutting process parameters.