钻削碳纤维复合材料切削温度的仿真研究

为研究切削参数对钻削碳纤维增强复合材料的切削温度影响规律，基于ABAQUS有限元分析软件建立了T300碳纤维复合材料的钻削仿真模型，对钻削加工中切削温度的分布和特点进行了研究。基于正交试验法在不同切削参数下进行钻削仿真试验得到其切削温度，采用单因素试验法进行钻削加工仿真，得到钻削碳纤维增强复合材料时不同切削参数对钻孔切削温度的影响规律。结果表明：钻头切削刃刀尖处的温度远高于钻头边缘处的温度，钻头后刀面的切削温度高于钻头前刀面的切削温度。对切削温度影响最大的钻削参数为钻头直径，切削速度和进给量的影响次之；切削用量组合为钻头直径4mm、切削速度40m/min和进给量0.08mm/r时，切削温度最低；切削温度与钻头直径和切削速度呈正相关，切削温度与进给量呈负相关。     

基于AdvantEdge的麻花钻钻削45钢切削参数优化

针对麻花钻钻削45钢建立钻削模型,并使用AdvantEdge FEM有限元软件对钻削过程中的钻削力、扭矩以及钻削温度进行了仿真实验。以有限元仿真值作为正交实验值对钻削力、扭矩以及钻削温度进行分析,得到最优的切削参数组合。     

基于Deform3D加工中心钻削加工仿真研究

针对加工中心高速钻削,通过有限元分析软件Deform3D对高速钻削加工进行仿真研究。分析钻削过程中切削力大小、切削温度的分布情况,该仿真结果对钻削工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义。     

多尺度视野下FRC钻削有限元仿真研究进展

钻削加工是航空航天领域纤维增强复合材料结构装配过程中的重要工艺,有限元仿真是FRC深入理解钻削机理、提高加工质量的有效途径。FRC材料和钻削行为都具有明显的多尺度特征,本文在多尺度视野下对钻削有限元仿真研究进行了梳理和总结。首先,分析了FRC钻削的多尺度特征,总结出钻削中的损伤及其成因,并指出细观层面正交切削对宏观层面钻削仿真的重要意义。其次,介绍了细观切削仿真的发展过程和重要成果,指出了发展规律与趋势,并梳理了宏观钻削仿真方面国内外学者取得的重要成果。最后,针对钻削仿真瓶颈问题,基于多尺度理念提出跨尺度FRC钻削有限元仿真的构想,并整理了FRC损伤多尺度分析的相关成果,明确了跨尺度FRC钻削有限元仿真的必要性和可行性。     

基于AdvantEdge FEM超声轴向振动微孔钻削仿真研究

在金属切削基本理论基础上,建立了超声振动钻削数学模型,基于有限元软件Third Wave Systems AdvantEdge FEM对超声轴向振动钻削过程进行有限元仿真,用Tecplot软件绘制了钻头和工件的应力曲线图和温度曲线图,主要分析了刀具和工件切削力和切削温度的变化规律。仿真结果表明在钻入一定深度后,轴向切削力在某个值上下振荡呈周期性变化,这一特性使超声轴向振动钻削从根本上改变了钻削机理,使其与传统钻削相比具有巨大的优势。研究结果对轴向振动钻削机理的研究具有一定参考意义。     

钻削高强度钢的切屑形态仿真及试验研究

为探究钻削34CrNi3MoV高强度钢时切屑形态的变化规律,一方面,通过运用AdvantEdge有限元仿真软件,通过选取不同的刀具几何参数和切削用量的组合,进行钻削加工过程的仿真,得到不同切削条件下的切屑几何参数及切屑形态;另一方面,在加工中心上进行钻削34CrNi3MoV高强度钢的切削试验,通过试验与仿真结果的对比分析,进一步验证切屑形态仿真结果并分析其原因。研究结果表明,钻削加工高强度钢时,通过改变刀具几何参数和切削用量可以有效地改变切屑形态及切屑几何参数,为实现高效钻削高强度钢的实际应用提供理论基础。     

复合材料超声振动低损伤制孔技术研究

为了研究碳纤维复合材料超声振动加工机理,本文提出了直角切削三维细观有限元方法并开展了手持式超声制孔实验。首先,基于直角-斜角切削转换关系构建热力耦合有限元模型进行普通和超声振动直角切削仿真,实现对制孔损伤如纤维断裂、基体破坏及纤维-基体界面脱粘的预测,研究了振动频率如幅值和频率对切削力的影响规律;然后,基于四组特殊纤维方向角的有限元仿真结果,进行了能量分析以量化不同能量耗散机制在普通和超声振动直角切削下的百分比,结合切屑形貌对比,针对为何超声振动能减小钻削力及提高制孔质量进行了剖析。最后,基于仿真获取的振动参数影响规律开展了普通钻削及超声振动钻削的对比实验,并对钻削力与亚表面损伤情况进行了对比。结果表明,基于有限元仿真获取合理的振动参数,有助于实际加工应用中减小钻削力及提高加工质量。     

钻削加工有限元仿真的研究进展

对麻花钻建模的国内外研究现状进行了概述;比较了三种适用于切削加工研究的有限元软件的性能特征,探讨了切削过程仿真的关键技术;介绍了有限元仿真在钻削加工中的应用;指出了钻削加工有限元仿真研究所存在的问题及其发展趋势。     

基于ABAQUS的小孔钻削加工仿真

研究了小孔径深孔钻削加工过程中切削参数对零件变形及残余应力的影响,旨在获得不同切削参数下切削力和残余应力的变化规律。对钻削加工工艺分析的基础上,利用 ABAQUS有限元仿真软件,选择合适的材料模型和失效准则,设定多组切削参数,建立零件的三维钻削模型进行仿真。结果表明,根据仿真结果可优选合适的切削参数,并预测切削力,这为钻削的实际生产提供更直接的理论依据。     

新型自锁式可换头钻头的磨损特性研究

在新型自锁式可换头钻头切削性能的研究基础上,研究了新型钻头的摩擦特性;以正交试验为基础,采用DEFORM-3D有限元软件对K200和Fy01两种牌号硬质合金钻头钻削过程试验进行模拟仿真,研究其钻头的磨损特性。仿真试验结果表明,钴含量低的硬质合金牌号其耐磨性更好。通过相同切削条件下的钻削切削试验与仿真试验对比,两者变化规律一致,验证了DEFORM-3D有限元软件在模拟新型刀具加工中磨损时的可行性。     

复杂零件切削过程物理仿真的实现方法

提出一种可对复杂零件在切削加工过程中的物理特征进行仿真的有效方法。该方法将复杂的切削过程抽象为二维切削模型,利用专用切削仿真软件进行建模计算,以获得切削力、切削温度数据,利用通用有限元软件对零件和刀具三维实体在切削力、切削热作用下的状态进行仿真,从而实现了复杂零件切削过程的物理仿真。以磁盘驱动架零件为例,介绍了仿真的实现流程。仿真结果对加工工艺优化具有重要的指导意义。     

煤矿用定向钻机制动装置的有限元仿真

定向钻机是煤矿井下水平定向钻进系统的核心设备,制动装置则是定向钻机实现定向钻进的主要功能部件。采用Abaqus软件对制动装置进行了有限元分析,对其工作过程中的应力场进行了数值模拟,并通过物理模拟试验对该仿真结果进行了验证。该仿真分析揭示了制动过程中制动盘的应力场分布规律,为制动装置的结构设计提供了重要依据,物理模拟结果为今后的数值仿真参数选取提供了参考。     

麻花钻的数学建模及钻削过程有限元分析

为预测麻花钻的几何参数及钻削用量对钻削力和钻削温度的影响,通过对标准麻花钻的几何造型及锥面磨法的研究,用UG做了3D实体模型,基于Deform3D建立了有限元模型,并对钻削过程的钻削力和钻削温度的分布做了仿真研究。结果表明,扭矩、轴向力和切削温度均随麻花钻的直径增加而增大,随进给量的减小而降低。     

金刚石涂层钻头钻削SiCp/Al复合材料的仿真有限元分析

利用DEFORM - 3D有限元软件对金刚石涂层钻头钻削SiCp/Al复合材料的过程进行了动态仿真,分析了钻削速度、进给量对加工过程中刀具的轴向力、扭矩以及工件温度的影响.结果表明:随着进给量的增加,钻削过程中钻头的轴向力、扭矩和工件的温度都有所增加;随着钻削速度的增加,钻削过程中钻头的轴向力和扭矩的变化不大,但工件的...     

单向压紧制孔工艺的自适应响应面优化方法

针对轻型自动化制孔系统的单向压紧制孔工艺,提出了一种基于自适应响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化方法。该方法仅通过少量样本点的有限元分析,即可构建可靠的自适应响应面,避免了优化迭代过程中的有限元仿真分析,大大提高了计算效率和精度。以飞机机身框间对接结构为例,构建了自适应响应面模型并进行参数优化,给出了该典型结构的工艺参数推荐值。优化结果表明,压紧力大于和小于最佳值都会造成贴合面间隙过大,采用合理的压紧力是工艺实施的关键。最后通过试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于Deform的硬铝轴向振动钻削加工仿真

利用有限元软件Deform-3D建立2A12材料的有限元模型,动态模拟轴向振动钻削硬铝的加工过程,通过模拟可以实现观察钻屑的形成过程,形状以及钻削力和扭矩等数据。     

基于ANSYS/LS-DYNA钻削过程的数值仿真

制孔工序是飞机结构装配中一个非常重要的环节。根据飞机薄壁结构零件钻孔工序,建立麻花钻钻削加工过程有限元仿真模型,采用通用显式动力分析程序LS-DYNA对钻削加工过程进行三维数值仿真研究。仿真动态模拟了钻削加工时钻屑和毛刺的生成过程,获得了螺旋钻屑;提取并分析了钻削轴向钻削力特征;采用直接热力耦合有限元方法分析了加工过程中刀具和工件间摩擦热的产生及钻削温度的瞬态分布。仿真结果表明,钻削毛刺在钻入和钻出都有可能产生,且钻出毛刺大于钻入毛刺。仿真得到的轴向钻削力与理论相符。     

振动钻削中轴向平均切削力的理论研究

振动钻削特殊的切削机理能显著降低钻削过程中的切削力。通过分析振动钻削过程中的钻头运动,推导了钻头在切削过程中所受轴向平均切削力的理论计算公式,并据此对振动钻削过程中切削参数和振动参数对轴向平均切削力的影响进行了定性分析。     

麻花钻加工过程有限元仿真分析

通过有限元仿真Deform-3D软件,采用预先在CAD软件中画出的标准麻花钻实体模型,运用刚塑性有限元法及关键技术对麻花钻钻削机理进行研究,预测了加工工艺的部分结果和影响因素,为实际钻削加工过程参数的正确选择提供参考。