难加工材料超声车削有限元仿真

针对普通车削不能很好的满足一些难加工材料性能要求的情况,提出了超声波辅助车削技术,这项技术是将超声振动有规律地叠加在刀具上,形成稳定有规律的振动,这样就会产生动摩擦并且以动摩擦代替静摩擦。通过对超声车削加工和普通车削加工在不同切削速度和切削厚度时的有限元模拟仿真,分别探讨在相同条件下不同厚度、不同切削速度对瞬时切削力的影响;同时,对比普通车削和超声车削在加工过程中的等效应力云图,可以得出超声车削在加工难加工材料时的优越性。     

自激振动对超声振动车削的影响

分析了超声振动车削中产生自激振动的原因，并提出了减小自激振动的措施。     

功率超声车削加工装置的设计与仿真分析

根据功率超声振动车削的加工特点,在原有设备的基础上,改进并设计了适于镁铝合金加工的纵向超声振动车削装置,该装置由压电换能器、复合变幅杆、换能器外壳、刀具、刀具安装部分和装置安装部分组成,并对变幅杆和整个装置系统进行模态分析,得到变幅杆和整个装置系统的共振频率分别为21.611KHz和18.236KHz,分析结果符合设计要求,为进一步实验打下了基础.     

刀具刃口半径对超声振动辅助车削影响研究

基于商业有限元软件Deform2D,以航空Al6061为研究材料,采用J-C本构模型,建立超声振动辅助车削有限元模型,分析刀具刃口半径改变时等效应变、等效应变率、等效应力、温度和切削力的变化规律。研究结果表明,刀具刃口半径的变化对最大等效应变、最大等效应变率的影响最大,对最高温度的影响次之,对最高等效应力的影响最小;超声振动辅助车削过程中,由于X方向为切削方向,故X方向的平均切削力比Y方向的平均切削力要大得多,且随着刀具刃口半径的增大而先增大、后减小,而Y方向的平均切削力由于Y向振动的影响,无特定变化规律。     

Ti6Al4V钛合金超声振动车削加工效果的有限元仿真分析

将超声振动引入Ti6Al4V钛合金的普通车削加工,结合有限元仿真技术探究超声振动对Ti6Al4V钛合金车削加工效果的影响。建立超声振动车削和普通车削的有限元分析模型并进行模拟仿真,对比分析切削速度对等效应变、切屑形态和切削力的影响规律。研究发现：当切削速度变化时,超声振动车削和普通车削过程中的等效应变都呈带状分布,且超声振动车削过程中的最大等效应变值更大;切屑均呈锯齿形,超声振动车削生成的切屑锯齿平均厚度比普通车削更小,形状和大小更均匀,加工过程也更平稳;超声振动车削的平均主切削力始终小于普通车削,由于轴向超声振动的影响,仅在切削速度小于367mm/s时,超声振动的车削平均进给抗力小于普通车削。     

单激励超声振动车削装置的结构及其切削方式优化

设计单激励超声振动车削装置通常采用车刀轴向与变幅杆轴向相垂直的结构,切削方式比较单一,主要采用主切削力方向振动的方式进行加工。本文分析了现有结构及切削方式的不足,提出车刀轴向与变幅杆轴向一致的结构,并采取新的复合振动。根据原理进行分析,通过AdvantEdge FEM进行仿真,论证新结构及切削方式的可行性,并指出脆硬材料和塑性材料在超声振动车削中的不同之处。     

超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

为了探究超声振动车削过程中切削力和切削温度的变化规律,使用Third Wave Advant Edge切削仿真软件,基于POWER-LOW本构模型和ALE网格划分方法建立TC4钛合金车削加工的有限元模型,获得传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化情况。结合超声振动车削中刀具切削速度和位移变化规律,对传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化规律展开对比分析;探究超声振动车削中的工件进给速度、刀具振频和振幅对切削力的影响规律,实现各加工参数的最优组合,为实际加工提供参考。     

医用精密接骨螺钉的超声振动车削技术

本文介绍采用自制的超声波振动车削装置,在C616普通车床上车削多种规格不锈钢特殊医用精密接骨螺钉,精度完全符合技术要求,表面粗糙度稳定达到R_0.40μm,工效提高三倍。本项研究已用于生产,取得了较明显的技术经济效益。     

医用精密接骨螺钉的超声振动车削技术

本文介绍采用自制的超声波振动车削装置,在C616普通车床上车削多种规格不锈钢特殊医用精密接骨螺钉,精度完全符合技术要求,表面粗糙度稳定达到R_a0.40μm,工效提高三倍。本项研究已用于生产,取得了较明显的技术经济效益。     

振动切削微观应力波机理分析与有限元仿真

振动切削的加载特定性决定了切削中应力波的产生,应力波传播对振动切削的微观机理产生重大影响。以振动切削中应力波产生及在切削区的传播为切入点,对内反射波,反射断裂及动态应力强度因子加以分析,并进行有限元仿真,解释了振动切削的能量作用集中,剪切角增大的实质。     

基于有限元法和田口法的Inconel718超声椭圆振动切削参数优化

采用Advant Edge软件建立了Inconel 718超声椭圆振动车削有限元仿真模型。对比试验数据验证了有限元仿真模型的正确性。基于田口法,结合有限元法和部分析因法设计试验,获得了Inconel 718超声椭圆振动辅助车削过程中五个因子(切削深度、进给量、振动频率、振幅和切削速度)间以主切削力为指标的交互效应显著状况。根据五个因子间的交互效应显著状况并结合有限元法设计田口试验,引入田口法的信噪比分析,研究了这五个因子对主切削力的影响规律。根据各水平下各因子的信噪比分布,获得这五个因子有利于降低主切削力的最优参数组合。最后,通过对比仿真值与田口预测值,验证了田口法运用信噪比优化参数的有效性。     

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明：超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型,采用有限元仿真技术,利用有限元软件ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布。该方法比一般的试验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值。     

超声切割用压电换能器理论设计及有限元仿真

基于波动方程和频率方程,建立了电镀金刚石线锯超声切割用压电换能器的解析模型,得到了压电换能器各组成部分的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的压电换能器进行了动力学分析和优化设计,得到了压电换能器的优化模型。分析结果表明,有限元法对压电换能器的设计和分析具有很好的指导作用。这种换能器具有良好的性能,对下一步的应用研究有重要意义。     

斜齿式超声电机定子振动模态的有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立斜齿式超声电机定子的有限元模型,并分析斜齿结构参数对定子振动模态的影响,得到了各结构参数对定子模态频率的影响曲线。研究结果表明,斜齿的结构参数对纵向振动模态频率的影响较小。     

卧式振动离心机有限元仿真与模态分析

建立了卧式振动离心机的有限元模型并进行了力学仿真,得到了卧式振动离心机的应力、应变分布及振动模态。结果表明:在静力作用下外体和机壳整体发生位移,机壳两侧应力较大;振动体的第一阶固有频率为2.058Hz,第五阶固有频率为21.98Hz,第十阶固有频率为74.05Hz。发生第五阶模态振动时,振动体整体相对于筛篮做轴向水平直线往复运动,其固有频率比振动电机的工作频率24.17Hz低9.06%。所以为了提高卧式振动离心机的工作性能,需要降低振动电机的频率或增大振动体的固有频率。     

金属切削过程有限元仿真技术研究

切削力、切削温度等是反映切削过程的主要指标.传统的切削研究,主要是从切削理论和切削试验两个方面来进行,随着计算技术的发展,有限元法因其独有的特点和优点,逐渐成为切削过程的研究和仿真的一种有效手段.本文分别从切削过程有限元仿真的国内外研究现状、有限元软件应用及发展趋势等方面进行了分析.     

基于有限元仿真的拼接模具铣削用刀具优化

对ABAQUS软件进行了二次开发,以实现拼接模具铣削过程仿真前处理的快速建模。对铣削力、应力和刀具温度进行仿真,并与铣削实验结果对比,验证了仿真模型的准确性。对不同前角、后角、螺旋角及刃口半径的球头铣刀铣削拼接模具的过程进行模拟仿真,采用遗传算法优化铣刀结构,将优化后的结构参数与传统结构参数代入刀具磨损、工件表面质量的对比实验,从而验证了优化的有效性。研究表明,对仿真前处理进行快速建模的二次开发运行成功,模拟结果准确。研究结果为降低制造成本、提高铣刀寿命和工件表面质量提供了理论参考。     

振动打桩机偏心块的参数研究与有限元分析

以激振力为10t的振动打桩机激振器为例．针对常用的几种半圆式偏心块结构．从理论上获得其结构参数．并运用Solid Works机械设计软件建立模型．在此基础上使用有限元分析软件COSMOS/Work对其进行结构分析和有限元计算．得到弯角武偏心块比直角式偏心块承受的应力小．在恒定离心力作用下刚度和安全系数太装配弯角偏心块强度和承载能力最好．并便于拆装和移运等结论，为改进设计和现场使用提供了理论依据。