45钢切削加工温度变化数值模拟分析

基于金属材料塑性变形理论,采用有限元软件建立材料的切削过程模型,对二维正交金属切削过程中温度场和应力变形进行数值模拟仿真,得到正交切削过程中切削温度变化,同时切削力变化曲线说明仿真结果确实很好的反映了加工的变化情况。     

钛合金加工过程中晶粒尺寸的模拟与分析

基于晶体重结晶理论对TC4加工过程中晶粒细化进行模拟和分析。利用ABAQUS建立了TC4正交切削有限元模型,并通过正交切削试验获得的切削形态和切削力对仿真模型的可靠性进行了验证。利用JMAK模型,借助Fortran语言和Microsoft Visual编程环境编写晶粒细化子程序(Vumat)。通过ABAQUS提供的用户子程序接口,将程序嵌入到正交切削模型中对TC4加工过程中晶粒细化进行了模拟。结果表明:切屑晶粒细化主要发生在剪切区和第二变形区,剪切区晶粒细化程度大于第二变形区;已加工表面晶粒细化层深度小于塑性变形层深度和温度影响层深度;塑性变形和切削温度对晶粒细化均有影响,塑性变形对晶粒细化起主要作用。     

斜角切削条件下45钢切削过程的三维数值仿真

传统金属切削仿真往往局限于二维仿真。本文基于有限元软件ABAQUS/Explict建立了三维斜角切削模型,并对45钢的切削过程进行了数值模拟。试验结果表明,在刀具切削过程中,刀尖接触区会发生严重的不均匀塑性变形。并且在刀具切削金属时,由于前刀面常处于高温高压的状态极易发生月牙洼磨损,同时刀具刃倾角的存在会使得切屑发生一定的横向卷曲。模拟切屑外形与试验切屑结果一致,另外模拟切削力数值与实际车削力理论公式计算结果吻合。模拟结果对金属切削加工及刀具理论研究具有重要的指导意义。     

高速切削AF1410高强度钢的切削过程及切削力研究

应用ABAQUS有限元分析软件建立了高速切削AF1410高强度钢的二维切削仿真模型,对切削过程进行模拟,获得了切削过程中的应力变化及分布情况以及切削参数对切削力的影响。研究表明:在刀具切入工件后,剪切应力的大小和方向基本保持不变,剪切角约为45°,随着刀具接近切出端,剪切角变为负值,切削层金属沿约-20°的负剪切角方向滑移变形,并在切出端形成残留塑性变形。切削分力F_x随切削速度和切削深度的增大而增大,其中切削深度的影响较切削速度的影响更大,但切削速度和切削深度对F_y的影响较小。     

高速干式飞刀铣齿切削力模型

利用金属切削理论,采用高速干式飞刀铣齿模拟滚齿切削过程,建立飞刀铣齿切削力模型,推导出飞刀铣削力的计算公式。该模型的建立对进一步分析高速干式滚齿过程中的特征参数、进行切削机理的研究具有重要意义。     

KDP晶体塑性域切削技术研究

通过对KDP晶体等脆性材料压痕实验中的塑性行为分析,说明了实现KDP晶体等脆性材料塑性域切削的可行性.通过对脆性材料的切削模型进行分析,阐明了刀具几何尺寸以及切削用量对KDP晶体切削过程的影响.分析已有模型的不足,同时提出了从微观角度建立材料脆性断裂判据,以完善KDP晶体塑性域切削机理的研究思路.     

金属切削加工中毛刺问题的相关研究

毛刺现象是指机械加工过程中出现的各种不符合设计要求的部分,常见的包括飞边、飞溅、棱边和尖角等。在金属切削加工中,毛刺问题是影响金属切削加工的一个最重要因素,往往是由于焊接操作不符合要求或者加工过程中出现塑性变形等导致的。为了加强金属切削加工的质量,一定要加强人们对金属切削加工毛刺问题的重视,并采取各种措施预防毛刺的产生。本文就如何对待金属切削加工中的毛刺问题进行探析,提出了各种有效措施。     

工件表面层加工硬化深度的数值分析

根据金属塑性变形理论，提出了在低速正交金属切削中工件表面层加工硬化深度的预报准则。讨论了切削变形区内的弹塑性应力场，建立了剪切平面边界载荷的分布方程，并通过有限元法模拟已加工表面的形成过程，计算了工件表面层的应力和硬化深度。数值分析与试验研究相一致。     

基于有限元法的金属切削机理研究

有限元法是对金属切削机理进行理论研究的有效方法.研究了金属切削模型、本构模型、摩擦模型、切屑分离等有限元模拟所必需的关键技术.采用ABAQUS软件对AISI4340钢的正交切削过程进行模拟,分析了其应力应变、温度、切削力,证明所建立的有限元模型是合理的.     

工件材料的各向异性对超精密切削变形及已加工表面粗糙度的影响

研究了单晶铜超精密切削时，工件材料的晶体取向对切削变形及表面质量的影响。切削试验结果表明，剪切角、切削力，表面粗糙度随晶体切削方向的不同而有明显的变化。根据超精密切削中切屑形成过程的晶体塑性力学模型，分析了剪切角与切削力随晶体取向的变化规律。理论分析结果与试验结果相符。     

金属切削中工件表层加工硬化模拟

根据金属塑性理论 ,分析了金属切削变形区内的弹塑性应力场 ,拟定了金属在低速正交切削时工件表面产生加工硬化深度的预报准则 ;利用有限元软件ANSYS模拟出了金属切削的动态过程 ,同时获得已加工表面的加工硬化变形图及其数值解。     

切屑形成与卷曲研究

以金属塑性理论为基础,分析了切屑受力状态,阐述了金属切削过程中切屑变形与切屑卷曲的基本原理.     

基于ABAQUS的金属切削数值模拟分析

采用ABAQUS有限元软件对切削过程进行了2D和3D数值模拟,分析了切削深度、切削速度等切削工艺参数和刀具前角、刃倾角等刀具几何参数对切削过程的影响;分析过程中考虑切削产生的热量对切削变形的影响,获得了切削应力场、应变场以及温度分布;通过观察和分析切削后表面粗糙度和切屑形状等,为刀具设计和确定工艺参数提供依据。     

基于Bauschinger效应的逆向精切削变形机理

基于工件材料Bauschinger效应,从已加工表面变质层的形成入手,建立了逆向精切削法的切削变形模型。利用金相显微试验技术对比研究了正、逆向精车削条件下工件材料晶粒流动情况,用位错理论对可逆向精切削的变形机理进行了论述。研究表明,可逆向切削时,可以采用首切时正向切削,复切(半精加工或精加工)时逆向切削的工艺路线,这样既可提高加工效率和加工精度,又可减小工件表面变质层。     

Practical applications of the “energy–triaxiality” state relationship in metal cutting

Most of the energy spent on metal cutting is due to the unavoidable plastic deformation of the layer being removed during its transformation into the chip. Based on the new principle of metal cutting being a purposeful fracture process, the dominant parameter that controls this process in orthogonal metal cutting (OMC) is the triaxiality state. Therefore, the chip triaxiality state in the deformation zone can be correlated to the energy of the unwanted plastic deformation for a particular cutting configuration. This article investigates this type of correlation by changing the cutting tool geometry. A series of finite element (FE) simulations were performed for various tool rake angles shows a strong relationship between the stress triaxiality state parameter in the deformation zone and the required cutting force components.     

Static recrystallization simulations starting from predicted deformation microstructure by coupling multi-phase-field method and finite element method based on crystal plasticity

We have developed a numerical model of recrystallization taking the inhomogeneities of the plastic deformation of a polycrystalline metal into account. Here, the plastic deformation of the polycrystalline metal is simulated by the finite element method based on crystal plasticity theory and the microstructure evolution during recrystallization is simulated by the multi-phase-field method. In primary recrystallization simulations, nucleation is the most difficult problem. In the present model, the deformation microstructure is predicted from the results of a crystal plasticity finite element simulation, and spontaneous nucleation is achieved through abnormal grain growth that is enabled by introducing the misorientation dependences of grain boundary energy and mobility. As a result of simulations under three different compression strains, it is confirmed that primary recrystallization simulations depending on the amount of deformation and taking the inhomogeneities of the plastic deformation of a polycrystalline metal into consideration can be successfully performed by employing the proposed model.     

切屑形成的基本理论与屑形控制

论述了金属切削过程中切屑变形与卷曲的基本原理 ,分析了塑性金属与脆性金属切屑的不同形成机理 ,提出了控制切屑形状的基本原则     

正交切削区应力应变场的数值模拟

采用弹塑性变形理论及数值模拟技术,对直角切削的变形过程进行有限元分析。建立了高速切削条件下正交切削的数值模型,模拟了切削过程中切削区应力、应变场的变化过程,为深入探讨切削机理及规律提供理论依据。     

滑移线基本理论及其在金属切削加工中的应用

滑移线理论是一种图形绘制与数值计算相结合的求解平面塑性流动问题的理论方法.应用塑性力学的滑移线理论分析了金属切削过程中变形滑移现象,得到金属切削过程中切削力的一种新的计算方法,给出了切削力的计算公式.这一分析方法和计算公式可较合理地分析计算切削力,对解决工程实际问题有一定的指导意义和应用价值.     

Damaged layer characteristics in micro-endmilling of copper using an ultrahigh-speed air spindle

This paper presents an investigation on the characteristics of damaged layer in micro-machining by using the ultrahigh-speed air spindle. The damaged layer in metal cutting is derived from plastic deformation and transformation of metal structure. In this study, micro-cutting force, surface roughness, and plastic deformation layer according to the variation of machining conditions were investigated by experiments. The damaged layer was measured using optical microscope for the samples prepared by metallographic techniques. Its scale was dependent on cutting process parameters, especially feed per tooth. According to experimental results, it was verified that the thickness of damaged layer was increased with increasing of feed per tooth and cutting depth, also thickness of damaged layer was reduced in down-milling compared to upmilling during micro-endmilling operation.