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。     

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。     

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.     

薄壁件铣削加工中的铣削力仿真分析

为了研究薄壁件铣削加工过程中的铣削力分布规律,在对铣削加工模型分析基础上,针对材料为45#钢的薄壁零件,采用商业有限元软件ABAQUS建立能够反映实际状态的三维铣削模型,并进行模拟,获得铣削力曲线和应力、应变分布情况。为验证仿真结果的可行性,采用与有限元模型相同的条件进行实验并获得铣削力实验数据,对比表明:铣削力的模拟结果与实验结果能够较好的吻合。分析结果表明:所建立的薄壁零件三维铣削有限元模型是可行的,其对铣削力和薄壁零件加工变形预测具有重要意义。     

铣削加工中工件变形仿真预测方法研究

准确地数值模拟铣削加工过程,对控制工件加工变形、提高加工精度有实际的意义。基于热-机耦合弹塑性有限元方法,采用ABAQUS有限元仿真软件,创建了铣削加工过程的三维有限元模型,预测了工件在铣削力和铣削热耦合作用下的变形情况。研究结果表明,数值模拟计算与实验结果比较吻合,从而证明了该仿真预测方法的可行性与有效性。     

切削参数对弯曲薄壁件变形规律的有限元仿真

钛合金薄壁件在切削加工时易产生弹性变形,降低薄壁件的加工质量。针对钛合金弯曲薄壁零件加工易变形的问题,建立了薄壁零件的有限元模型,研究了刀具在加工零件时不同位置和不同切削参数下对薄壁零件铣削变形的影响,确定了零件的最大变形点,并运用多指标正交试验确立了最优的刀具切削参数。     

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。     

基于DEFORM-3D的金属铣削过程仿真研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元理论,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型;分析、研究了材料的本构模型、断裂准则、接触摩擦特性以及热传导方程等切削加工模拟所涉及的关键技术;然后采用DEFORM-3D软件对45号钢进行了切削加工有限元模拟分析,预测了铣削加工切削力,同时得到了在热力耦合作用下的工件和刀具中的铣削力、非均匀应力场、应变场和温度场分布情况,并通过实验验证了有限元模型的正确性。     

基于超声振动的镁合金铣削加工仿真与试验研究

在镁合金材料的铣削加工中,通常存在零件变形大、表面质量难以保证等问题,为此,从改变镁合金切削机理的理念出发,提出了一种基于超声振动辅助铣削的镁合金零件铣削加工工艺方法.首先,采用有限元软件ABAQUS,构建了镁合金工件的三维铣削仿真模型;然后,对镁合金工件普通铣削和超声振动铣削过程中,其铣削力和表面应力的变化趋势进行了...     

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.     

薄壁结构件铣削参数有限元正交优势分析及优化

大型整体薄壁结构件在航空、航天工业中得到了广泛应用。但由于其刚性差,在铣削加工过程中常常出现铣削力过大而引起较大的变形,严重影响工件的加工质量和精度。针对上述问题,提出一种有限元正交优势分析方法,用以优化铣削参数,减小铣削产生的零件变形。该方法采用正交试验设计规划指导有限元铣削加工变形分析的参数方案设计,通过不同方案的计算结果研究分析铣削速度、铣削深度、铣削宽度、每齿进给量对加工变形的影响,得到各铣削要素选择的较好水平;采用优势分析方法对正交试验结果进行处理,得到各铣削要素对加工变形的贡献率,从而确定优化的铣削加工方案。以某薄壁框类零件为例得到了铣削参数的优化组合,经过验证,优化后的试验方案减少了铣削产生的最大变形量,证明了该方法的可行性及有效性。     

基于ABAQUS/Explicit的AZ31b镁合金微铣削三维仿真研究

传统铣削仿真往往基于宏观建模而忽略了切削刃钝圆半径,对于微切削过程中出现的尺度效应以及最小切削厚度等特有现象无法进行准确描述,与实际加工差距较大。本文利用有限元软件ABQUS/Explicit对AZ31b镁合金材料微铣削过程进行三维变切削厚度仿真,采用ALE自适应技术控制网格畸变过大问题,进而获得了反映尺度效应的微铣削模型,并研究了主轴转速、铣削深度、每齿进给量对于铣削力的相关影响。     

基于有限元法的二维正交切削刀具应力分析

运用有限元方法对二维正交切削加工刀具内部应力进行模拟分析。基于刚塑性有限元方法建立了切削加工过程仿真模型,通过模拟获得了切削加工过程中刀具应力的分布和变化情况。通过对不同切削工艺参数条件下的切削过程进行模拟,分析了刀具几何参数以及切削用量对切削加工过程中刀具应力的影响,为正确选择刀具及切削参数提供了参考。     

残余应力作用下的航空整体结构件加工变形仿真

铝合金预拉伸板在成型过程中会产生较大的残余应力,在切削过程中毛坯的初始残余应力的释放对整体结构件的宏观变形有重要的影响。在弹塑性力学的基础上,综合运用Hypermesh和ABAQUS建立残余应力单因素作用下的三维铣削仿真加工变形场的有限元模型,利用生死单元技术模拟了材料的去除,分析了铝合金板材材料去除过程中残余应力释放引起的加工变形规律。并且运用Hypermesh提高了有限元前处理的速度,解决了复杂模型的残余应力加载困难与单元去除困难的问题。     

基于有限元数值模型和进给速度优化的薄壁件侧铣变形在线控制

为实现在加工过程中对薄壁件侧铣产生的较大切削变形进行在线控制,提出基于有限元数值模型和进给速度优化的在线控制策略。根据薄壁件切削过程的有限元仿真结果,建立数控机床进给速度、切削力、工件切削变形间的数值模型,进而确定用于控制变形的最优目标切削力。在具有开放式模块化的数控系统平台上开发了切削力信号实时采集、滤波功能和基于Brent-Dekker算法的进给速度在线优化策略,并根据滤波后的切削力及相应算法在加工过程中实时调整机床进给速度,保证切削力逐渐接近最优控制目标而实现切削变形的在线控制。试验结果表明,经过进给速度在线优化后的切削过程可将薄壁件侧铣变形控制在规定范围内,同时提高了切削效率。     

基于ALE方法的金属切削三维动态数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,建立了金属切削的有限元模型,并对金属切削过程进行了三维动态模拟。ALE方法克服了模型中网格大变形问题,准确地模拟了工件材料受刀具挤压后失效、脱离过程,客观地描述了工件材料失效面的产生过程。通过对不同进给量下切削过程的模拟,得到了进给量与刀具主切削力之间的关系。通过与经验公式对比,验证了数值模型、模拟方法的正确性。     

有限元数值模拟技术在轴类零件切削中的应用

建立了合理的材料本构、接触模型和摩擦模型,基于合理的切屑分离准则,建立了正交切削过程有限元力学模型,应用DEFORM软件实现了正交切削过程数值模拟。研究了不同转速、不同刀具前角和不同刀刃钝圆半径下的正交切削过程,分析了切削过程中应力、应变和切削力的变化特性,获得了轴类零件加工过程中应力、应变、切削力的变化规律。     

基于正交切削的有限元仿真建模技术

利用Deform2D有限元分析软件建立了金属正交切削过程的仿真模型。通过正交切削试验,对仿真结果进行了验证和比较,并分析了摩擦系数对仿真结果中切屑形状、切削力等的影响。     

基于ABAQUS的钛合金铣削力的模拟分析

为了研究钛合金在铣削过程中切削力随着切削参数的变化规律,建立了三维斜角切削有限元模型。通过对材料本构模型,刀—屑接触摩擦模型和切屑分离准则等关键环节建模,采用通用有限元求解器ABAQUS/Ex-plicit对钛合金Ti6Al4V的斜角切削过程进行了模拟,获得了切削速度v、切削深度ap和每齿进给量fz对切削力的变化趋势及影响程度。模拟结果表明:切削力随着切削深度ap和每齿进给量fz的增大而增大,而随着切削速度增大切削力波动很小。切削深度对切削力的影响最大,进给量次之,切削速度对切削力的影响最小。该模型可以为切削参数的合理选择提供参考。