超精密切削SiCp/Al复合材料力学性能仿真

研究了超精密切削加工SiC_p/Al复合材料的力学性能,运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型,分析刀具前角和切削速度对切削力的影响。仿真和数据分析表明:平均主切削力随切削速度的增大而增大,随刀具前角的增大而减小;由于SiC颗粒的存在,切削时应力过大容易加快刀具磨损。     

7050-T7451铝合金直角切削仿真研究

基于ABAQUS有限元软件,对7050-T7451铝合金直角切削过程进行仿真研究.在研究中,采用正交试验设计方法和极差分析方法,分析刀具前角、进给量、切削速度等参数对切削力和切削温度的影响规律.仿真研究结果表明,增大刀具前角,有利于减小切削力和降低切削温度.考虑到切削刃强度的影响,刀具前角应不大于15°.当进给量大于0...     

高速切削AISI-4340合金钢的有限元数值模拟研究

为解决AISI-4340合金钢在切削过程中切削温度高、加工性差等问题,基于DEFORM-3D仿真软件,设计单因素仿真实验和四因素三水平正交仿真实验,运用极差分析法分析仿真结果,获得最优参数组合。仿真结果表明：增大切削速度v_c、切削深度d和进给量f,切削力和切削温度随之增大;不同切削参数和刀具结构参数对切削力的影响程度顺序为钝圆半径r>刀具前角γ>切削速度v_c>刀具后角α;对切削温度的影响程度顺序为切削速度v_c>钝圆半径r>刀具后角α>刀具前角γ;利用遗传算法对切削参数和刀具结构参数进行优化,以最小切削力和刀具切削温度为评估标准时,得出最优组合为切削速度v_c=300m/min,刀具前角γ=11°,刀具后角α=7°,钝圆半径r=0.15mm。     

锯齿形切屑损伤和破坏的数值模拟研究

针对高速切削过程中锯齿形切屑的变形特点,利用ABAQUS软件,对淬硬45钢的正交切削试验进行有限元模拟,并与前期试验结果进行比较。结果表明:有限元模拟与试验结果基本一致。随着切削速度的增大,淬硬45钢的切屑形态由带状形变为锯齿形;切削速度增大,切削力反而减小;刀具前角越小,切削力波动越明显且切削力整体变大。     

PCBN刀具断续切削高强度钢的实验研究

通过整体PCBN刀具硬态切削淬硬钢58SiMn实验,研究了切削速度和进给量对切削力及表面粗糙度的影响.实验结果表明:切削力和表面粗糙度值都随进给量增加而增大;在较低切削速度时切削力随切削速度提高而减小,当切削速度达到一定程度时出现拐点,继续提高切削速度切削力逐渐增大.在实验条件下,切削速度低于569 m/min时刀片以磨损为主;当速度为768 m/min时,以崩刃为主.     

组合微织构刀具切削钛合金仿真研究

为提升刀具切削钛合金过程中的切削性能,考虑微织构形貌之间的交互作用,设计了微坑-微槽组合微织构刀具,并利用DEFORM-3D有限元模拟软件模拟组合微织构刀具切削钛合金的过程。以微织构刀具的刀具前角、切削速度和背吃刀量为因素变量设计了三因素三水平的正交试验,分析各试验因素对切削过程中主切削力的影响。结果表明：在组合微织构刀具切削钛合金过程中背吃刀量对切削力的影响最大,刀具前角次之,切削速度对切削力的影响程度最小,其最优组合为刀具前角为10°,切削速度为60 m/min,背吃刀量为0.1 mm;同时,组合微织构刀具在切削钛合金过程中,背吃刀量越小,切屑的卷曲程度越好;在不同背吃刀量的条件下,刀具前角对切屑形态的影响较为明显。     

高速切削30CrNi3MoV淬硬钢切屑形成机理的试验研究

通过30CrNi3MoV淬硬钢的高速切削试验,观察和测量不同切削条件下切屑形态的演变过程、锯齿状切屑形成的临界切削条件、切削力.结果表明,切削速度和刀具前角是影响切屑形态和切削力的主要因素,随着切削速度的提高,在某一临界切削速度下,切屑形态由带状屑转变为锯齿状切屑,随着刀具前角由正前角逐渐变为负前角,临界切削速度明显减小,当锯齿状切屑形成时,切削力大幅度降低.使用金属切削过程中绝热剪切临界切削条件判据对锯齿状切屑形成临界切削速度预测的结果表明,锯齿状切屑形成的根本原因是主剪切区内发生周期性的绝热剪切断裂.     

高速切削AISI4340钢的切削力有限元分析

在高速硬切削时,切屑主要为断屑,了解断屑引起的高频交变的切削力的特征,有助于优化切削参数.通过有限元方法对AISI4340钢高速直角切削进行仿真.研究切削速度、背吃刀量和刀具前角等切削参数对断屑的形成频率、平均单位切削力以及切削力的频率的影响.分析结果为优化切削参数、减少高速切削中的振动和提高表面加工质量等提供指导.     

刀具前角对SiC_p/Al复合材料切屑形成及切削力的影响研究

采用整体性能定义SiC_p/Al复合材料,建立二维切削有限元仿真模型,应用ABAQUS有限元软件研究刀具前角对切屑的形成及其形貌、切削力变化等的影响。研究结果表明:刀具前角越大,形成的切屑尺寸越大;在切削深度较小时,负前角刀具形成的切屑多为小的碎片切屑,正前角刀具形成的切屑为较小的卷曲屑。在切削深度较大时,切屑更易发生断裂,即使前角较大,产生的切屑也主要呈短片状。切削力随刀具前角的增大而降低,切削高体份SiC_p/Al复合材料时切削力均具有周期性变化,其变化周期与切屑的形成过程具有较好的一致性。     

切削过程三维温度及热应力分析

建立了切削过程三维温度及热应力模型,整体模拟了金属的切削过程,得到不同切削速度下的切削力,工件变形区的应变、应力分布以及切削温度的分布,并对切削速度以及刀具前角对切削温度分布的影响进行分析.结果表明,提高切削速度对于减小主切削力,降低切削温度是有利的.三维仿真能更加真实地揭示刀具和工件的切削状态.     

车刀几何参数对高温合金切削力的影响规律研究

为了降低高温合金切削过程的切削力,采用有限元仿真与切削试验相结合的方法,研究了车刀的几何参数(前角、后角和刀尖圆弧半径)对高温合金切削力的影响规律;试验发现:在几何参数的研究范围内,随着刀具前角、后角和刀尖圆弧半径的增大,刀具切削力均呈现逐渐减小的趋势;由此获得切削力最小时的车刀几何参数:前角约4°,后角约14°,刀尖圆弧半径为1. 2mm。     

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。     

有限元法分析刀具前角对切削加工的影响

建立了热力耦合、平面应变、连续带状切屑的二维正交切削加工有限元分析模型。分析了刀具前角对切屑几何形状、切削力和切削温度的影响。结果显示刀具前角增大,切削力明显减小,切削温度降低,切屑厚度减小,切屑形状更为细长。     

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型.基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大.     

弧齿锥齿轮铣齿加工三维应力仿真及分析

根据弧齿锥齿轮轮坯、刀盘及机床调整参数,建立了弧齿锥齿轮的三维加工模型。研究了金属切削加工有限元分析中所涉及的刀屑界面摩擦模型、刀屑接触定义、切屑分离准则等相关关键技术。建立了弧齿锥齿轮铣齿加工过程的有限元模型,通过ABAQUS软件仿真模拟出了不同工艺参数和刀具参数下的铣齿加工过程,得到了切削层形态及应力分布结果。研究结果表明:刀具前角增大,切削层变形减小,主切削力减小;切削速度增大,主切削力减小;刀具的合理前角应取为20°,切削速度应根据实际情况取较大值。同时也为选取和研究弧齿锥齿轮加工工艺参数提供了一套有效的方法。     

基于ABAQUS的40CrNi4Mo1V稳态切削过程有限元模拟

切削过程有限元分析是利用数学近似的方法对刀具与工件的切削状态进行模拟.应用ABAQUS有限元分析软件对45钢金属稳态切削过程进行了有限元模拟,采用了Johnson-Cook本构模型和Johnson-Cook分离准则,针对不同刀具前角、不同切削速度,对切削过程进行模拟,在输出应力和应变云图以及切削力曲线的基础上,对模拟结...     

基于AdvantEdge仿真的刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削力的影响研究

利用切削仿真软件Advant Edge对高速切削Ti6Al4V切削过程进行有限元模拟,研究了切削速度为200m/min、切削深度为0.085mm时刀具几何参数(前角γ_o、后角α_o、钝圆半径r_ε)对切削力的影响。通过分析计算求得切削力随刀具几何参数变化的一阶响应面数学模型,实现了利用刀具几何参数对切削力的预测,并通过误差计算和方差分析证明了预测模型的有效性。研究发现,在给定的参数变化范围内,刀具几何参数对_影响作用的大小顺序为前角γ_o钝圆半径r_ε后角α_o;对F_z影响作用的大小顺序为钝圆半径rε前角γ_o后角α_o。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

高速车削镍基高温合金GH4169的切削力仿真研究

基于Deform 3D仿真软件建立了GH4169高温合金高速车削的有限元模型,采用四因素三水平正交试验方法研究了切削用量和刀具几何参数对切削力的影响规律,并建立了切削力经验公式。研究结果表明:在高速车削GH4169的过程中,对切削力影响最大的参数是切削深度,其次是进给量和前角,最后是刀尖圆弧半径;切削力随切削深度和进给量的增大而增大,随前角的增大呈现先降低又升高的趋势,而刀尖圆弧半径增大时切削力变化不大;最佳参数组合为:进给量0.2mm/r,切削深度0.4mm,前角10°,刀尖圆弧半径0.2mm。     

涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究

基于有限元方法选取4种不同涂层材质的刀具进行切削淬硬H13模具钢仿真加工,研究涂层材质和切削速度对刀具切削性能的影响。从切削力和切削温度两个方面考虑,在相同切削条件下,Ti Al N涂层刀具的切削性能最优,Al_2O_3涂层刀具引起的已加工表面塑性变形最小;随着切削速度的提高,切削力和切削温度不断增加,工件材料已加工表面的塑性变形也逐渐增大。