正交切削高强耐磨铝青铜的有限元分析

采用热力耦合、平面应变、连续带状切屑的切削模型模拟了高强耐磨铝青铜的正交切削加工过程。采用增量步移动刀具的方法,结合有限元分析软件Marc的网格重划分功能,模拟了刀具从初始切入到切削力和切削温度达到稳态的切削加工过程,获得了不同切削深度和切削速度下的切屑形态、温度、应力、应变和应变速率的分布。并将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。     

不同条件下的正交切削温度场的数值分析

建立正交切削加工过程中的传热数学模型,基于Lagrange描述法和有限元法对正交切削的温度场进行数值计算,应用Deform有限元分析软件对不同加工材料、不同切削前角以及不同切削参数下的切削过程进行仿真,得出影响温度场的变化规律.研究结果表明,切削过程的热量主要由材料的塑性变形和切屑与刀具的摩擦产生的,在不改变材料属性的前提下,通过调整切削参数和刀具的形状来降低切削过程的温度,并给出具体刀具前角大小的温度影响分布曲线,为切削加工过程的优化提供参考依据.     

金属正交切削加工过程的有限元分析

运用大型通用有限元程序对金属正交切削加工过程进行非线性弹塑性有限元模拟分析，得到不同刀具前角在加工过程中对切屑形状、应力分布、应变分布、残余应力及残余变形的影响，得出刀具前角值与剪切角的关系。计算验证了一些实验结果，结论可供工程应用参考。     

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。     

斜角切削过程的数值模拟

借助于通用有限元软件ANSYS模拟出斜角切削的动态过程,并在此基础上对切削变形进行了研究,提出了一种获得剪切角的新方法。通过仿真计算和快速落刀试验,验证了该方法的可行性。     

切削过程三维温度及热应力分析

建立了切削过程三维温度及热应力模型,整体模拟了金属的切削过程,得到不同切削速度下的切削力,工件变形区的应变、应力分布以及切削温度的分布,并对切削速度以及刀具前角对切削温度分布的影响进行分析.结果表明,提高切削速度对于减小主切削力,降低切削温度是有利的.三维仿真能更加真实地揭示刀具和工件的切削状态.     

正交切削中切屑温度分布的研究

为了获得比较切合实际的模型,假定切屑流向与剪切面成一定的角度,将几何条件加以简化并用红外测温仪测温.实际切屑温度分布表明这个假定模型是可行的.在研究模型中引入较为实际的边界条件可以得到相对满意的结果.     

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。     

高强度耐磨铝青铜材料的滚压性能研究

在自行研制的气动滚压装置上,应用响应曲面法中的Box-Bahnken试验设计对高强度耐磨铝青铜材料的滚压性能进行了研究,分别建立了表面粗糙度、显微硬度与滚压参数(滚压力、滚压速度和滚压次数)的数学模型,分析了各参数对表面粗糙度和显微硬度的影响。试验结果表明该滚压装置能使铝青铜工件的表面质量由加工前的Ra2·02μm、HV201达到Ra≤0·12μm、HV330以上。最后根据试验结果对滚压参数进行了优化。     

金属正交切削工艺的有限元模拟

切削加工是一种重要的金属制造工艺 ,其中切屑成形是一种典型的大变形问题 ,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性问题 ,在高速切削加工过程中 ,还会涉及到热力耦合问题。本文针对典型的正交切削工艺 ,建立了平面应变模型 ,工件采用了弹塑性材料模型 ,而刀具采用的是考虑温度变化的刚性材料模型。利用商业化软件DEFORM-2 D,对所建立的模型进行了有限元分析 ,得到了切屑成形、温度分布、切削力变化以及残余应力等结果。将部分结果与文献中介绍的实验结果做了比较 ,发现他们是吻合的     

基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。     

航空铝合金复杂构件充液柔性成形过程及质量控制研究

针对某型号飞机铝合金复杂构件充液成形的失效形式,采用有限元数值模拟和试验的手段,研究了毛坯形状、液室压力等关键工艺参数对成形失效的影响,给出了铝合金复杂构件充液成形质量控制的措施,为此类型航空复杂构件的充液成形提供了技术指导。     

铝基复合材料高效电解铣削加工试验研究

铝基复合材料被广泛用于航空航天领域薄壁零件的制造,该类零件具有厚度小、刚性差等特点,在机械切削加工过程中易发生变形和颤振.电解加工具有无切削力和加工变形的优点,适用于加工薄壁零件.针对薄壁零件的电解铣削加工,设计并制作了一种大直径的工具阴极,研究了电压和进给速度对其加工效率和加工深度的影响.试验结果表明:增加加工电压能...     

薄壁铝合金件的高速切削工艺研究

分析了薄壁铝合金零件的结构特点及加工工艺方案；研究了高速切削中减小其加工变形的切削参数优化策略。采用该措施可以有效地减小薄壁零件的加工变形，保证加工质量；明显地提高生产效率，缩短飞机的制造周期。     

An Investigation of Cutting Mechanisms and Strain Fields during Orthogonal Cutting in CFRPs

Fiber-reinforced plastics (FRPs) are typically difficult to machine due to their highly heterogeneous and anisotropic nature and the presence of two phases (fiber and matrix) with vastly different strengths and stiffnesses. Typical machining damage mechanisms in FRPs include series of brittle fractures (especially for thermosets) due to shearing and cracking of matrix material, fiber pull-outs, burring, fuzzing, fiber-matrix debonding, etc. With the aim of understanding the influence of the pronounced heterogeneity and anisotropy observed in FRPs, “Idealized” Carbon FRP (I-CFRP) plates were prepared using epoxy resin with embedded equispaced tows of carbon fibers. Orthogonal cutting of these I-CFRPs was carried out, and the chip formation characteristics, cutting force signals and strain distributions obtained during machining were analyzed using the Digital Image Correlation (DIC) technique. In addition, the same procedure was repeated on Uni-Directional CFRPs (UD-CFRPs). Chip formation mechanisms in FRPs were found to depend on the depth of cut and fiber orientation with pure epoxy showing a pronounced “size effect.” Experimental results indicate that in-situ full field strain measurements from DIC coupled with force measurements using dynamometry provide an adequate measure of anisotropy and heterogeneity during orthogonal cutting.     

高速切削铝青铜锯齿形切屑破坏有限元分析

根据霍普金森压杆试验数据拟合得到Johnson-Cook本构模型中的参数,基于Abaqus/Explicit的J-C材料本构模型模拟高速正交切削QAl9-4,仿真分析了切削速度、切削厚度、刀具前角等切削参数对切屑锯齿化程度的影响。研究结果表明:切屑的锯齿化程度随切削速度的增加而增大,随着切削厚度的增大而增大,随着刀具前角的减小而增大。研究结果可为优化切削参数提供参考依据。     

高硅铝合金切削性能的试验研究

由于Al-Si合金比重小、强度高、导热性好和便于回收利用等优点,广泛应用于飞机、汽车和电子科技等行业产品中。因其切削加工过程中易发生刀屑粘结、刀具磨损严重和划伤已加工表面等问题,难以获得良好的表面质量和较高的加工精度。为研究高硅铝合金的切削性能,本文以切削力和切削温度为研究对象,采用正交试验法试验,分析切削速度、进给量、铣削宽度和背吃刀量对铣削力和温度的影响。通过本研究,期望改善生产中刀具磨损严重和加工表面质量差的状况。     

高速正交切削SiCp/Al复合材料切削温度仿真研究

使用ABAQUS有限元软件对高体分SiCp/Al复合材料的颗粒和基体进行分别定义,仿真研究了高速切削复合材料时的温度场,分析了切削过程中切削用量和刀具角度对工件切削温度的影响。结果表明:在切削过程中,与刀具接触位置的颗粒温度较高且应力值较高;SiC颗粒的温度较Al基体的温度低;第一变形区发现一条沿着剪切角方向非常明显的温升带。在稳定切削阶段,与刀尖接触位置的工件温度较高,且应力集中现象总是发生在SiC颗粒上。随着切削深度和切削深度的增加,切削过程中工件的最高温度均随之增加;随着刀具前角和后角的增大,切削过程中工件的最高温度均随之降低。     

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。