航空薄壁件三维铣削过程的有限元仿真

铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,而航空薄壁件加工中,加工变形是加工误差产生的主要因素。通过有限元法对航空薄壁件的铣削过程进行三维仿真模拟,揭示了切削深度、切削速度以及摩擦因素对切削力的影响。     

钛合金薄壁件相关铣削力模型的试验研究

采用五因素—五水平正交实验法对钛合金薄壁件进行铣削试验,对铣削力进行极差分析,同时分析加工参数对铣削力的影响;建立钛合金薄壁件铣削力模型,同时验证了模型的准确性,为后续的钛合金薄壁件理论和试验研究提供了基础。     

不锈钢立铣切削力实验研究及模型建立

基于不锈钢材料的特性,分析了其铣削加工性能.通过铣削深度、行间距、每齿进给量对铣削力影响的单因素试验,得到三向铣削力数据.应用多元线性统计方法建立了不锈钢铣削力计算的数学模型,并将模型计算出来的数据与实验数据对比,验证了数学模型的有效性.从切削力模型中铣削参数的指数关系,分析得出了各因素对于各向铣削力的影响顺序,即铣削深度、每齿进给量和行间距.此结论可作为不锈钢铣削刀具设计和切削量选择的参考依据.     

薄壁件铣削过程仿真与分析

针对薄壁件加工过程中易产生变形等问题，提出了利用有限元法对铣削过程进行三维仿真的方法，重点研究了LS-DYNA的动态接触算法，建立了薄壁件铣削加工的有限元模型，对工件变形及切削力的变化规律进行了分析。最后，利用分析结果对铣削参数进行调整与优化，可以减小工件变形，保证加工精度。     

钻削GH4169高温合金薄壁件钻削力仿真研究

GH4169高温合金的薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,运用ABAQUS软件进行钻削GH4169高温合金薄壁件的仿真,研究钻削加工过程中钻削参数和工件厚度对钻削力的影响规律及变化特征,分析应力的分布规律。结果表明:钻削初期,横刃的挤压和主切削刃切削长度的增加使钻削力和扭矩增大;稳定钻削阶段,横刃切出后,主切削刃切削长度不变切削直径增加,钻削力和扭矩稳定增加;钻削后期,副切削刃参与切削,主切削刃切削长度减小,轴向钻削力和扭矩减小,但副刃与孔壁的挤压摩擦,曲线波动较大;钻削速度、进给量及工件厚度的增加都会导致轴向钻削力和扭矩的增加;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

基于斜角切削理论的立铣切削力预测研究

为了预测立铣加工的切削力,把立铣刀的切削刃离散为一系列无限小的斜角切削单元。对于每个微元斜角切削单元,应用斜角切削理论来建立切屑通过时剪切区的应力、应变、应变率和温度的控制方程。采用数值方法根据控制方程计算出流动应力,并根据斜角切削和铣削之间的力变换关系,把流动应力转化为铣削力。最后,对45钢进行了多组不同切削参数的立铣实验,仿真和实验的对比结果验证了所提出模型的有效性。该方法同样可以用于其他加工方式（如车削和钻削）的建模。     

SiCp/Al复合材料薄壁件高速正交车铣切削力的仿真研究

把正交车铣方法应用到复合材料薄壁件的加工中,使用ABAQUS有限元仿真软件,建立了Si Cp/Al复合材料车铣薄壁件的仿真模型,通过高速正交车铣仿真实验研究了切削速度、工件转速、进给量和切削深度对切削力的影响规律。仿真实验得出切削深度对切削力影响最大,随切削深度的增加车铣切削力明显增大,因此该因素的参数选择在切削加工中应着重考虑;而其它三个因素对切削力的影响次之且影响程度相当,切削力变化趋势一致,都是随各因素参数增加而略有增大。     

基于斜角有限元仿真的齿轮铣削力预测研究

针对采用机械力学模型或铣削有限元仿真方法计算齿轮铣削力耗时且繁琐的难题,提出了一种基于斜角有限元仿真的铣削力预测方法。该方法将铣刀的切削刃离散成无限小的微元斜角切削过程,通过一系列斜角切削过程仿真,拟合得出了切削力系数与未变形切削厚度之间的关系;然后通过几何变换,将所求得切削力系数运用于铣削过程,得到了作用在齿轮刀具上的瞬时切削力。通过与实际铣削仿真得到的结果进行对比,结果表明,斜角切削有限元仿真方法可以应用到齿轮轮齿的铣削过程中,并验证了所提出方法的有效性,为齿轮制造过程中力的预测及后续齿轮加工表面完整性研究奠定了较好基础。     

薄壁零件高速铣削实验

通过高速铣削单因素实验，研究高速铣削参数对工件表面质量和铣削力变化的影响规律，优化薄壁零件高速铣削参数。在此基础上进行了薄壁零件的高速铣削实验，结果表明，采用优化后的高速铣削参数加工薄壁零件，能够有效地提高薄壁零件的加工精度和加工效率。     

薄壁盒形件法兰区起皱影响因素的有限元模拟研究

金属薄壁盒形件在拉深成形过程中,由于模具结构和工艺条件的影响,成形过程中法兰区常发生起皱现象,在生产实践中消除这些问题能够显著降低生产成本和提高产品质量。以NUMISHEET’93国际会议的标准考题之一薄壁方盒形件为例,使用有限元软件ABAQUS模拟研究了模具圆角、润滑条件、压边力,以及板坯形状等因素对法兰区起皱的影响规律,得到了一些改善方盒形件成形质量的工艺措施。     

铝合金薄壁件侧壁加工变形有限元分析

在分析现有文献有关铣削加工力学模型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS10.0,针对铝合金薄壁板进行铣削力求值及变形分析.对薄壁件加工变形有限元分析过程进行关键技术讨论,为实际切削做出理论性的探索.     

铝合金薄壁件铣削加工变形有限元分析

提出一种预测汽车主模型检具复杂薄壁件铣削加工变形的方法,将有限元技术应用于薄壁件铣削加工变形的研究中.以简单薄壁件为例,建立有限元模型,预测铣削过程中薄壁件的加工变形,并通过铣削实验对有限元分析结果进行验证,为汽车主模型检具制造工艺的技术改进提供理论依据.     

Investigation on milling force of thin-walled workpiece considering dynamic characteristics of workpiece

Journal of Mechanical Science and Technology - The idea of integral calculus is used in traditional milling force prediction methods. In the traditional method, the milling cutter is divided into...     

薄壁零件的高速铣削稳定性研究

薄壁结构零件在加工过程中极易发生变形和切削振动,这对提高加工质量和加工效率十分不利.在考虑刀具和工件两个方向自由度的基础上,分析了薄壁零件的动态铣削模型.针对2A12铝合金薄壁结构零件,利用MIKRON UCPDUR0800 高速加工中心和相关仪器、软件,通过铣削力辨识实验和模态实验,进行了高速铣削薄壁零件的稳定域分析和实验验证.     

Optimal fixture design in peripheral milling of thin-walled workpiece

In order to optimize the positions of the locators in peripheral milling of a thin-walled workpiece, a finite element model along with an accurate cutting forces model is proposed in this paper. The finite element model takes into account the thickness variations of the workpiece in peripheral milling. The locators on the secondary locating surface directly influence the surface errors in peripheral milling of thin-walled workpiece, so this paper deals with the optimization of the positions of the locators on the secondary locating surface. A method including two steps is presented. In the first step, the initial positions of the locators are determined by adding the locators at the position with the maximum deformation. In the second step, a heuristic algorithm is proposed to optimize the positions of the locators. Finally, a simulation example is used to illustrate the method.     

航空薄壁整体结构件加工变形的有限元分析

为了研究航空薄壁整体结构件高速铣削加工中的整体加工变形,建立了基于ABAQUS/Standard有限元核心求解器的数值仿真系统,并对相关关键技术进行了研究.基于该系统研究了薄壁整体结构件铣削加工全过程,得到了加工过程中应力场、温度场的分布规律,以及加工完成后结构件的整体加工变形规律.通过模拟值与实验值对比,在误差允许范围内模拟结果是可以接受的,为薄壁整体结构件的加工变形分析提供了一种有效的方法.     

Three-dimensional process stability prediction of thin-walled workpiece in milling operation

High-speed machining of thin-walled workpiece is widely used in aerospace industry. To optimize the machining parameters in milling operations, the related process stability is required to be predicted. Compared to the existing two-dimensional (2D) milling stability model, a more completed three-dimensional (3D) regenerative process stability prediction model of thin-walled workpiece is presented based on the newly developed dynamic model. The efficiency and accuracy of the regenerative milling stability can be improved in the presented 3D model. The analysis procedure of the stability of flexible dynamic milling is developed in details. The 3D stability lobes are calculated according to the full discretization method and direct integration scheme. To verify the accuracy of presented 3D stability model, the thin-walled workpiece milling sound pressure signal and surface quality are determined in experiments.     

An experimental investigation on the machining characteristics of microscale end milling

This paper discusses an experimental approach to assess the machining characteristics in microscale end milling operation through a systematic experimentation procedure. Microchannels were machined on brass plates using a carbide end mill of 1?mm diameter to analyze the effect of chip load (feed per tooth) and cutting speed on the surface roughness, specific cutting pressure, and cutting forces during microend milling operation. The tangential and radial components of forces were analyzed with the help of a three-dimensional model using the force signals acquired through KISTLER dynamometer. Feed per tooth and the interaction of cutting speed and chip load were identified as the critical parameters affecting the surface roughness of microchannel. Applying the concept of elastic recovery on the side wall surface of microchannels, the minimum chip thickness during the above micromilling operation was evaluated as 0.97???m, and the result was validated by the drastic increase in specific cutting pressure and erratic behavior of cutting forces below a chip load of 1???m.