汽车覆盖件模具高速切削参数优化研究

深入研究切削加工有限元模拟技术并将该技术在汽车覆盖件模具高速切削加工过程中进行应用。建立了高速切削加工三维有限元模型,研究了热力耦合有限元控制方程、材料本构模型等关键技术。进一步对汽车覆盖件模具高速切削加工过程进行了模拟和分析。研究结果表明:以不同的生产指标为优化目标,获得的最优高速切削加工参数不同;以加工效率、刀具寿命和加工质量等综合最优为目标,最佳切削加工参数为主轴转速为11000r/min,每齿进给量为0.4mm,铣削深度为0.25mm,铣削宽度为0.4mm。     

GH4169高温合金球头铣刀铣削有限元仿真分析

GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模拟仿真,研究GH4169高温合金材料在球铣削过程中的切削力、切削温度、等效塑性应变和应变率的变化与分布规律,并对比分析仿真结果与试验结果的差异。研究结果表明,仿真模型的预测结果与试验测量结果有较好的一致性,所构建的铣削有限元仿真模型为球头铣刀的铣削加工提供了可参考的切削要素。     

正交切削加工有限元模型的建立及其关键技术

基于几种假设的基础上,建立了金属正交切削加工的热力耦合的有限元模型,并分析了正交切削有限元模拟涉及的关键技术。     

模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

纵扭超声铣削残余应力三维有限元仿真与试验

针对钛合金等航空难加工材料,提出采用纵扭复合超声振动辅助铣削的加工方法以实现压应力抗疲劳制造。根据侧铣-顺铣加工特性,基于热力耦合作用建立了钛合金铣削等效三维有限元仿真模型,有效提高了计算效率,实现了刀具作为载体的纵扭超声振动仿真。根据铣削残余应力的形成机理,通过机械应力和热应力的加载-释放,完成了加工残余应力的仿真。利用所建立的有限元模型,从切削力、切削温度以及加工残余应力角度出发,对比分析了传统铣削和纵扭超声铣削的差异性,得出纵扭超声振动能够有效降低切削力和切削温度,增大表面压应力值和压应力层深度。通过试验对纵扭超声铣削等效模型进行了验证,结果表明所建立的三维有限元模型能够以较高的精度对切削力、切削温度和加工残余应力进行预测;进一步通过数值模拟研究了刀具几何参数以及超声表征参数对加工残余应力的影响规律,为实现钛合金的压应力制造奠定了基础。     

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。     

基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究

提出了基于正交切削模拟的零件铣削加工变形的预测方法,建立了三维铣削加工的有限元模型。基于正交切削加工模拟结果,利用铣削温度、铣削力的分析模型求解了三维铣削加工的瞬态温度和瞬态切削力,并将其作为动态载荷应用于三维切削加工的有限元模型,模拟了零件的三维铣削加工过程,预测了零件的变形。通过模拟结果与现场加工情况对比,证明该预测方法是行之有效的。     

微细铣削应力场和温度场的有限元模拟

采用有限元方法对微细铣削过程进行模拟,采用Johnson-Cook热力耦合模型作为工件材料模型,采用Johnson-Cook的剪切失效法则作为工件材料的失效准则,采用热力耦合平面应变杂交单元并使用自适应网格技术进行网格划分,刀具与工件间的摩擦采用滑动摩擦区和粘着摩擦区相结合的修正库仑定律.通过有限元分析,得到不同切削速度和刀具切削刃钝圆半径条件下形成切屑时的刀具旋转角度、不同每齿进给量条件下的应力场和温度场.分析结果为微细铣削机理的进一步研究奠定基础.     

切削温度对微细切削加工影响的有限元分析研究

建立微细切削仿真模型,对二维正交切削加工过程进行了热力耦合有限元数值分析,采用有限元模拟与微细切削加工实验验证相结合的方式,深入研究了切削温度对微细切削加工的影响,揭示了在高速、大切厚加工条件下,随着切削厚度的减小,刀—屑接触区切削温度降低,增加了材料的截切强度,从而引起材料的强化,导致单位切削力显著增加。     

薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究

薄壁件铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,是加工误差的主要影响因素.在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS对薄壁件斜角切削过程进行了仿真模拟.其次,针对铣削过程进行了切削力测试,结果表明本文提出的切削力有限元模拟方法具有较高的精度,对切削参数的优化提供了理论依据和便利工具.     

高速铣削加工铝合金表面残余应力研究

基于Doelle—Hauk方法测量了铣削加工铝合金工件表面的残余应力状态,结果表明,应力主平面与试样表面基本平行,说明铣削加工铝合金表面的残余应力近似处于二维平面应力状态。在分析了织构对残余应力测试影响的基础上,采用X射线衍射法中的回摆法测量了铣削加工工件表面不同切削几何位置、不同转速下残余应力的分布规律。为了对残余应力的分布作出解释,采用Kisterler测试仪测试了不同主轴转速下切削力的变化规律;建立了双刃斜角切削有限元模型,得到了单个切屑形成时已加工工件表面的切削温度场。最后,从热力耦合的角度对残余应力的形成机理进行了研究。     

飞机整体框类结构件铣削加工的模拟研究

针对航空整体结构件铣削加工变形的复杂制造问题，建立了三维铣削加工有限元模型。深入研究了材料模型、残余应力施加、动态切削载荷、材料去除等铣削加工模拟所涉及的关键技术．并详细论述了铣削加工模拟过程。应用该模型对某框类结构件进行了不同铣削顺序的加工模拟，通过零件变形模拟值与实验加工所得零件变形值的比较，证明该有限元模型可以实现对零件铣削加工变形规律的预测。     

基于DEFORM-3D有限元模拟的高速铣削刀具偏心跳动分离与辨识研究

利用DEFORM-3D三维有限元软件模拟高速铣削过程,分析铣削力与切削厚度间的线性关系,建立瞬时铣削力-瞬时切削厚度数学模型.通过一维搜索分离出刀具偏心跳动引起的铣削力并予以再次有限元模拟,完成刀具偏心跳动参数辨识,最终通过平头立铣刀加工AL6061-T6试验验证有限元模拟预测刀偏铣削力模型的正确性,为铣削力学分析与参...     

SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究

运用有限元分析软件ABAQUS建立了三维斜角铣削模型,对SiCp/Al复合材料的的高速铣削过程进行模拟。首先分析了切削过程中SiCp/Al复合材料的应力、应变的分布规律,然后分析了不同等效切削厚度对切屑形状和温度场的影响,最后分析了切削参数对切削力的影响规律。铣削过程的有限元模拟为SiCp/Al复合材料高速铣削加工的工艺参数优化、刀具参数的合理选择提供了参考。     

高速铣削高锰钢的铣削力模拟与试验研究

基于正交自由切削的切削力解析法原理,采用大变形有限元法及热弹塑性本构方程建立了高速铣削加工的有限元模型,对难加工材料高锰钢ZGMn13进行了高速铣削加工过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程及探讨铣削力的分布.并结合大量的铣削试验,分析了高速铣削高锰钢过程中铣削力受切削参数的影响及其变化规律.仿真结果与试验数据吻合,验证了所建立的有限元模型的正确性,可对铣削力随进给速度的变化规律进行有效地预测.     

高速面铣刀设计模型的热力耦合评判方法

基于热力耦合场分析评判高速面铣刀的设计模型。依据需求层次理论,给出高速铣刀性能层次结构,提出高速铣刀性能评判方案;针对高速可转位铣刀串联系统的失效特征和高速铣刀动平衡精度要求,确立高速面铣刀的基本结构,采用均匀试验设计方法获得铣刀组件材料设计方案,构建高速铣削铝合金直径为63mm的面铣刀设计模型;进行高速面铣刀热力耦合场分析,研究铣刀组件材料和转速对其最高切削温度、最大等效应力和刀片位移的影响,评判和优选出可用于高速铣削铝合金的高速面铣刀设计方案;通过高速面铣刀切削铝合金试验,利用铣刀动平衡精度、安全性、切削效率和已加工表面粗糙度试验结果,测试铣刀的高速切削性能满足高速切削要求。     

高速铣削铝衬微波印制板切削温度仿真研究

首先根据高速铣削的特点,用热源法建立了考虑切削深度影响的高速铣削铝衬微波印制板有限元模型;根据有限元模型使用ANSYS对微波印制板的高速铣削温度场进行了数值模拟;并将仿真结果与实验结果进行比较,验证了有限元模型;在此基础上讨论了进给和转速对高速铣削印制板温度场的影响。仿真结果表明：印制板的切削温度随进给速度和主轴转速的增加而增加,转速的影响更为显著,且高速铣削铝衬微波印制板时转速不宜超过16000r／min,否则会导致切削区域温度过高,影响加工质量。     

铣削加工切削力的有限元分析与试验

有限元技术在金属切削过程分析中得到日益广泛的应用。在对铣削加工过程中的切削力进行理论分析的基础上,建立了整体铣刀对薄壁零件进行铣削加工的三维有限元模型。通过改变模型中的轴向和径向切削深度,对切削力的变化趋势进行分析,并进行了切削试验验证。结果表明,在1-3mm范围内,随着径向和轴向切削深度的增加,切削力呈增大趋势;当改变轴向切削深度时,模拟得到的切削力与试验测量结果变化趋势一致。     

铝合金铣削加工三维有限元模拟研究

随着计算机技术以及有限元技术的发展,有限元模拟已经成为切削加工研究的一种常用方法。采用大型通用有限元软件ABAQUS,针对7075-T7451航空铝合金,开展了铣削加工过程的三维有限元模拟研究。通过几何模型、材料模型等的建立以及边界条件、分离准则和摩擦条件的确定,模拟出了整个铣削加工变形过程,实现了切屑形态、应力和应变分布、温度分布以及切削力的有效预测。定量分析了质量放大和网格划分对切削力模拟结果的影响。研究结果有助于促进有限元模拟在切削过程中的应用,为进一步的铣削工艺参数优化奠定了基础。     

不锈钢（0Cr18Ni11Ti）切削力和切削温度的有限元分析

基于Deform-2D有限元分析软件,建立了热力耦合、平面应变模型和正交试验表,模拟了不锈钢（0Cr18Ni11Ti）的车削加工过程,分析了刀具几何参数、切削参数以及换热系数对工件切削力和切削温度的影响,为提高不锈钢的加工表面质量提供了有价值的参考数据,并为下一步的切削参数优化奠定了基础。