碳纤维复合材料钻孔工艺与分层损伤研究

针对复合材料层合板层间剪切强度低,钻孔过程中轴向力较大,钻入口纤维层和钻出口纤维层处容易出现分层的问题,采用ABAQUS有限元分析软件,基于Hashin失效准则,以及双线性Cohesive损伤模型中的BK失效准则,对CFRP层合板的分层损伤进行模拟,研究钻头转速及进给量对分层损伤的影响。结果表明：钻削时进给量越大、转速越大,轴向力、扭矩和分层因子越大,分层损伤越严重。     

基于正交试验的高速切削钛合金切削力研究

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象,用正交试验的方法分析了切削速度、进给量和背吃刀量三个因素对切削力的影响,结果表明:径向力、切向力、轴向力都是随切削速度增大而减小,随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削用量的变化导致各向切削力与切削合力的变化趋势基本一致;背吃刀量对切削力影响最大,进给量次之,切削速度最小;三个方向力中,轴向力最小,径向力次之,切向力最大。     

超声振动精密深孔镗削试验研究

通过超声振动深孔镗削试验,研究了超声振动镗削时切削速度、进给量和背吃刀量对加工精度和表面粗糙度的影响规律,分析了精密深孔超声振动镗削时的切削机制.     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

切削参数对钛合金叶片铣削力的影响分析

进行钛合金叶片加工时,切削力易导致加工变形,影响加工精度和表面质量。因此利用UG软件建立钛合金叶片和切削刀具的三维模型,采用仿真软件建立铣削仿真模型,研究分析了切削参数的变化对铣削力产生的影响。对仿真所得铣削力进行极差分析,判断切削参数对铣削力的影响情况,并通过实际铣削加工试验对比仿真数据验证其准确性和可行性,基于此仿真模型对切削参数对轴向力的影响程度进行了单因素分析。研究结果表明：铣削钛合金叶片时,切削参数对切削力的影响程度从大到小依次为切削速度、背吃刀量和每齿进给量;切削速度与轴向力成反比,每齿进给量和背吃刀量与轴向力成正比。     

纺纱锭子弹性管工艺参数优化与同轴度控制方法

针对高速纺纱锭子弹性管结合件加工时易变形、同轴度精度差等制造工艺瓶颈,采用金属切削有限元分析软件Advant Edge建立了弹性管支撑孔镗削工步的有限元分析模型,考察并揭示了单个工艺参数对切削力和刀具温度的影响规律,发现背吃刀量对切削力的影响最大,切削速度对切削力的影响最小,进给量介于二者之间.而刀具温度将随着切削速度、背吃刀量及进给量的增加而升高.基于以上规律和减少弹性管加工变形、提高加工效率等目标,进行了工艺参数的综合优化设计,即适当减小背吃刀量、增加进给量和切削速度的优化策略.弹性管支撑孔的工艺参数优化设计和同轴度误差综合分析结果表明,根据高速纺纱锭子弹性管结合件的结构参数和精度要求等,合理选择和有效组合工艺参数是改善该类产品制造工艺瓶颈的重要途径之一.     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

碳纤维复合材料/钛合金叠层钻孔质量研究

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/钛合金叠层的钻孔机理不同于单层材料钻孔,钛合金切屑在排出孔外过程中会对CFRP孔质量造成损伤。为了探究CFRP在叠层钻孔时的质量特性,设计正交试验分析了钛合金切屑和切削参数对CFRP层钻孔质量的影响。观察了轴向切削力和力矩的变化以及钛合金切屑形态,分析CFRP层孔径超差和入口撕裂的机理。结果表明:大进给量条件下,高温、高硬度的钛合金切屑会对CFRP产生严重的侵蚀,是导致CFRP孔径超差的主要原因,并会增大入口撕裂程度;CFRP入口撕裂主要产生在切削速度和纤维方向夹角θ=45°的位置,低切削速度不利于切削CFRP,会加大入口撕裂程度。因此,应使用小进给量钻削钛合金层,使用大切削速度钻削CFRP层;在保证钻头强度的前提下,推荐使用具有较大容屑空间的钻头。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削力的仿真研究

应用有限元分析软件ABAQUS对Si Cp/Al复合材料薄壁件车削力进行了仿真研究,得到了切削用量对切削力的影响规律,并结合文献的实验成果对相应规律进行了分析。仿真结果表明:在Si Cp/Al复合材料薄壁件车削过程中,随切削速度的增大,三向切削分力(轴向力Fx、径向力Fy、切向力Fz)均增大,但径向力Fy增幅很小;随进给量的增大,三向切削分力都有增大的趋势;随背吃刀量的增大,三向切削分力均显著增大;背吃刀量是影响切削力的主要因素。     

Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟

采用DEFORM软件建立三维有限元模型对切削过程进行数值模拟,研究了不同切削速度、背吃刀量和进给量的切削用量三要素对切削力F和切削温度θ的影响。结果表明,在切削用量三要素中,对切削力F影响的主次顺序为切削速度进给量背吃刀量;对切削温度θ影响的主次顺序为背吃刀量进给量切削速度,模拟结果与之前的试验结果基本吻合。分析切削力和切削温度可预测Ti6Al4V钛合金的最佳工艺参数,对揭示Ti6Al4V钛合金切削加工过程的基本规律具有实际意义。     

切削参数变化对切屑断裂应变的影响

以影响切屑断裂应变的重要因素为基础,对切屑断裂应变随切削速度v、进给量f、背吃刀量ap的变化规律进行了理论分析;分析结果显示：高速切削时,当进给量f和背吃刀量ap不变的情况下,随着切削速度v的增加,切屑的断裂应变εB先是增加,然后又减小;当切削速度v和背吃刀量ap不变的情况下,随着进给量f的增加,切屑的断裂应变εB是减小的。当切削速度v和进给量f不变的情况下,随着背吃刀量ap的增加时,切屑断裂应变εB基本是定值。以上分析结果对了解切削参数对切屑折断性能的影响具有重要的意义。     

基于DEFORM的整体CBN刀具切削钛合金的有限元分析

利用DEFORM-3D有限元软件对整体CBN刀具车削钛合金进行了三维仿真,采用单因素试验法模拟分析CBN刀具车削钛合金时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明:对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的影响最弱。切削温度方面,切削速度对其影响最大,背吃刀量最小。     

超硬刀具高速切削钛合金时的切削力研究

基于锯齿切屑相关理论,以单位切削力、切削力静态分量和动态分量为指标,对PCD/PCBN两种超硬刀具高速切削TC4钛合金的切削力进行对比研究。研究发现：两种超硬刀具高速切削TC4钛合金时,单位切削力大小基本相同,且均随切削速度增大而整体呈略微增加趋势,均随进给量、背吃刀量的增大而减小;单位切削力大小取决于锯齿形切屑基块内材料应变及应变率强化作用和温度弱化作用。两种超硬刀具切削力静态分量大小基本相同,且均随切削速度的增大整体呈略微增大趋势,均随进给量和背吃刀量的增大而增大。两种超硬刀具的切削力动态分量均随切削速度的增大而减小,均随进给量和背吃刀量的增大而增大。PCD刀具的切削力动态分量大于PCBN刀具;切削力动态分量大小与靠近刀尖处发生热塑剪切失稳切削层材料的体积和温度有关。     

高速切削铝合金2024-T4切削力的仿真研究

利用有限元软件Advant Edge设计以切削力为目标,以切削速度、进给量和背吃刀量为自变量参数的三因素四水平正交试验,对硬质合金刀具切削2024-T4铝合金的加工过程进行2D仿真,研究了切削参数对切削力的影响规律。采用极差分析获得切削参数的最优组合,通过方差分析获得切削参数对切削力的显著性。结果表明:背吃刀量对切削力影响最大,切削速度影响最小,最优切削参数都是u_c=1250m/min,f=0.09mm/r,a_p=0.2mm;背吃刀量和进给量对F_x的影响显著,切削速度对F_x的影响不显著,切削速度、进给量和背吃刀量对F_y的影响显著。     

切参数变化对切屑断裂应变的影响

以影响切屑断裂应变的重要因素为基础,对切屑断裂应变随切削速度ν、进给量f、背吃刀量αv的变化规律进行了理论分析;分析结果显示;高速切削时,当进给量f厂和背吃刀量αp不变的情况下,随着切削速度ν的增加,切屑的断裂应变εB是增加,然后又减小;当切削速度ν和背吃刀量αp不变的情况下,随着进给量f的增加,切屑的断裂应变εB是减小的.当切削速νε和进给量f不变的情况下,随着背吃刀量αp的增加时,切屑断裂应变εB基本是定值.以上分析结果对了解切削参数对切屑折断性能的影响具有重要的意义.     

加工参数对CFRP/钛合金叠层材料制孔质量的影响

对CFRP/钛合金叠层材料进行一体式钻削试验,以钻削力、孔径、钛合金切屑形状以及孔口质量为指标,研究了切削参数对CFRP/钛合金制孔质量的影响规律。结果表明,提高转速与降低进给量可以降低钻削轴向力;孔径大小随着主轴转速的增大而减小,随着进给量的增大而增大,CFRP孔径比钛合金孔径偏大;采用较大的进给量有利于钛合金形成碎屑状切屑,避免带状切屑排出时划伤已加工CFRP表面;高进给量低转速的加工参数有利于钛合金孔质量的提高。     

加工参数对CFRP/Al叠层材料制孔质量的影响

通过对制孔轴向力、扭矩、表面质量以及孔径尺寸等制孔质量评价指标的测量,研究了加工参数(主轴转速、每齿进给量)对CFRP/Al叠层材料的制孔质量的影响规律。结果表明,提高转速与减少每转进给量可以降低CFRP的钻削轴向力与扭矩;减少每转进给量是提高CFRP孔壁质量的最有效的途径,但同时也会提高CFRP入口撕裂风险。使用高转速钻削时会降低Al板出口毛刺、避免CFRP材料缩孔现象;但是使用高转速钻削时同样会带来CFRP材料出口毛刺增加的问题。     

42CrMo钢精车加工表面残余应力有限元仿真研究

基于ABAQUS软件建立了42CrMo锻钢活塞外圆精车加工的二维切削仿真模型,采用单因素法研究了切削参数对残余应力的影响规律.结果 表明:42CrMo钢精车加工过程中,热应力引起的残余拉应力起主导作用,已加工表面产生残余拉应力并沿深度方向迅速转变为压应力.残余应力层深度随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削速度对残余应力层深度影响不显著.表面残余拉应力随切削速度和进给量的增大而增大,背吃刀量对表面残余应力影响不显著.最大残余拉应力出现在工件已加工表面以下,表面残余应力、最大残余拉应力和最大残余压应力随切削参数的变化趋势与切削温度随切削参数的变化趋势基本一致.     

高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削表面粗糙度试验,分析了切削用量和刀具变量对表面粗糙度的影响规律,并建立了表面粗糙度的经验公式。表面粗糙度随着切削速度的增大而减小,随着进给量和背吃刀量的增大而增大,随着刀尖圆弧半径的增大,表面粗糙度先减小后增大。在相同条件下,陶瓷刀具加工后的工件表面粗糙度好于PCBN刀具;由表面粗糙度的经验公式可知,对表面粗糙度影响最大的因素是切削速度,其次是进给量和背吃刀量,而刀尖圆弧半径对其影响较小。     

切削加工表面粗糙度的预测模型与参数优化

表面粗糙度是衡量工件表面质量的重要指标之一,直接影响工件的配合性能,疲劳强度等。文章采用响应曲面法,用多元二次方程拟合大型工件表面粗糙度与切削参数之间的函数关系,分析进给量,切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响,建立预测模型。在保证粗糙度的前提下用响应曲面法优化加工参数,延长刀具的使用寿命,提高生产效益。