基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究

稳态金属切削过程中,若形成可断带状切屑,可以得到较好的表面质量。为研究带状切屑的形成过程,采用Johnson-Cook材料模型,利用任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立二维正交自由切削模型。有限元仿真获得带状切屑形成时的切削力、切削应力及能耗变化趋势,并对相关数据进行处理。通过分析不同刀一屑摩擦因数对切削过程影响规律,切削力变化趋势预测,切削各阶段对应力场影响的判断,切削过程中总能量变化情况等,初步揭示第一变形区弹性变形规律。研究为进一步揭示带状切屑的形成机理奠定基础,对金属切削实践具有一定的指导意义。     

Ti6Al4V切削锯齿形切屑绝热剪切带变形的表征

为了研究锯齿形切屑绝热剪切带带内的变形,通过分析锯齿形切屑的形成机理,以绝热剪切带带内剪切应变和剪切应变率来表征绝热剪切带的变形程度,建立绝热剪切带变形的解析模型并进行切削Ti6A14V实验,收集切削实验获得的切屑.运用建立的绝热剪切带变形解析模型,分析不同切削速度下Ti6A14V锯齿形切屑绝热剪切带的变形情况,结果表明:在实验条件切削速度范围内(30～200 m/min),随着切削速度的提高,切屑绝热剪切带的变形程度增加,绝热剪切带宽度及间距减小.     

超声振动车削参数对切削力的影响

为了探究超声振动车削（UVT）过程中刀具振动频率、振幅和切削速度3个参数对切削力的影响,课题组通过建立有限元模型,对高强度铝合金超声振动车削和普通车削（CT）过程进行了对比研究。首先,研究了切削区域的Mises应力分布的变化;其次,对切削区域温度和微观切屑形态进行了分析,从微观层面揭示UVT方法降低切削力和切削温度的机理;最后,分别研究了刀具振动频率、振幅和切削速度对UVT平均切削力的影响。研究表明：超声振动车削的有限元仿真结果与“刀具 工件接触比理论”一致;在一定的范围内,增大刀具振动频率或振幅以及降低切削速度的方法可以有效降低切削力。文中的研究显示合理的选择超声振动车削工艺参数可以降低切削力,改善高强度铝合金的制造工艺。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

基于AdvantEdge的表面微织构刀具切削性能仿真研究

表面微织构的刀具与无微织构刀具的切削性能不同，为了研究前刀面带有沟槽微织构的硬质合金刀具的切削性能，通过三维绘图软件绘制织构刀具的二维简化图导入AdvantEdge 中，利用有限元软件AdvantEdge构建切削过程的二维仿真模型，在相同条件下，运用单一变量法对微织构和无微织构刀具进行二维切削仿真，通过对比发现织构刀具在应力、切屑形态方面都有积极的改善作用，刀具表面微织构能够降低切削力、切削温度。     

超声椭圆振动切削航空铝合金的数值研究

为了研究7075航空铝合金在超声椭圆振动切削（Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC）下切削速度、背吃刀量、振幅和频率对切削力和切削温度的影响。课题组运用ABAQUS有限元软件建立了仿真模型，对比分析了不同切削方式对航空铝合金力学性能的影响。仿真结果表明：在UEVC过程中，随着切削速度和切深的增加，切削力逐渐增加，切削温度逐渐升高；随着X方向的振幅和振动频率的增加，切削力和切削温度逐渐降低；背吃刀量对切削力的影响最为明显。与常规切削（Conventional Cutting, CC）相比，UEVC能够明显降低切削力和切削温度，是一种改善航空铝合金切削性能的有效加工方式。     

基于ABAQUS的高温合金GH4169切削力仿真研究

为了研究镍基高温合金加工中切削用量对切削力的影响，课题组借助高温合金的材料本构模型、失效准则、切削过程中的切屑分离准则和摩擦模型，利用ABAQUS有限元分析软件建立了镍基高温合金的二维切削仿真模型，分别以切削速度、切削深度和进给量为单一变量，探究切削力的变化规律。结果表明：切削力随切削速度的增加而减小，并趋于稳定状态；切削力随着进给量和切削深度的增大而增大；相较于切削速度，进给量和切削深度对切削力的影响更大。     

考虑应变梯度和应变率效应的高速切削绝热剪切带研究

应用应变梯度塑性理论来表示高速切削绝热剪切现象,提出绝热剪切带的应变和应变梯度的分布模型,分析了材料的内禀长度对应变及应变梯度的影响.分析结果表明:剪切应变在绝热剪切带中心达到最大值,在两边界线应变达到最小或零;应变梯度在绝热剪切带中心达到最小或零,在两边界线达到最小或零.当材料的内禀长度越大时,绝热剪切应变变化越小越缓慢,应变梯度变化越大.     

基于Matlab的细长轴车削振动因素研究

颤振是影响金属切削加工工件表面质量的主要因素,尤其车削细长轴工件时更容易发生切削颤振。文章基于横 向振动理论建立了细长轴车削过程的振动模型,并从力学及数值分析角度求解了切削力引起的工件振动响应;在Matlab 软件中通过仿真研究了切削用量和工件长径比的变化对工件振动响应的影响。设计了以背吃刀量、进给速度、主轴转速 及工件长径比为变量的四因素三水平正交车削实验,分析4个因素对工件切削力的影响。实验表明长径比、背吃刀量、进 给速度和转速对切削力的影响程度依次降低,实验结论验证了仿真结果的正确性,揭示了细长轴车削过程的动态特性。     

椭圆振动切削在三维切削中的应用及实用效果的研究

切削加工是机械加工的基础方法,从切削机理来看,切屑与刀具前刀面之间的动摩擦力在根本上“妨碍”着切削性能的提高.为此,有许多研究都在探索采用减小摩擦力的方法,来降低切削力、切削热的产生,提高切削性.     

胶圈装订机打孔刀的工作性能研究

基于实验设计方法,进行了胶圈装订机几种打孔刀的打孔性能试验。通过对剪力及剪力随各参数的变化情况进行比较分析,结果表明,胶圈装订机打孔刀的刃口深度越浅,剪力越大;剪力随纸张数的增加基本呈线性增加;随剪纸速度的增加基本呈线性下降或变化不大。在打孔过程中表现出了剪切曲线呈双波峰特性,最后根据剪力在打孔过程中的变化情况,分析得出了打孔刀的打孔机理。     

基于DEFORM-3D的不锈钢切削力有限元仿真

为更好地研究金属材料的切削加工过程,以DEFORM-3D软件为平台,利用有限元方法对0Cr18Ni9不锈钢的切削过程进行了建模与仿真,分析0Cr18Ni9不锈钢的切削力变化规律以及切削速度和进给量对其切削力的影响,并同理论计算结果进行对比验证。研究表明,DEFORM-3D软件所得仿真数据与理论计算结果吻合度较高,说明仿真结果具有较高的可信度,为系统地研究金属的切削过程提供了一种新的途径。     

基于Pro/E和Simulink正切机构擦鞋机的运动仿真

针对目前使用的电动擦鞋机存在占地面积大,噪音大,耗电,使用区域受电源限制等缺点,设计出一种新型无能耗的正切机构擦鞋机。利用Pro/E对其三维建模,结合人机工程学进行设计,确定机构具体尺寸,设计制造出样机。为验证其实用性,应用矩阵法建立其数学模型,使用Siruulink对其简化的正切机构模型进行运动仿真,得出毛刷辊子转速,脚踏力与时间的关系曲线。并推荐了合理的踩踏力和毛刷转速。通过样机实验表明擦鞋效果较好,转速高,能够满足擦 鞋要求。     

切屑的折断对切削力影响的实验分析

本文通过实验阐述了切屑折断对ｘ、ｙ、ｚ三向切削力均有影响，可使三向切．削力产生明显波动。在三向力中，进给抗力（ｘ向力）对切屑折断反应最为敏感。本文并简要分析了导致这一结果的原因。     

薄壁零件加工工艺研究

针对薄壁零件刚性差,在加工过程中易发生加工变形和切削振动等问题,本文通过改变工件装夹方式,选择合适切削刀具,采用最佳切削工艺等措施,实现了薄壁零件的高速切削。这种加工技术生产效率高,加工表面质量好,环境污染小,符合现代绿色加工的发展趋势。     

减速器箱体轴孔切削过程变形的有限元分析

箱体类零件孔加工是机械加工的普遍性问题，对保证机械系统的装配质量及机器性能有着较大的影响，由于加工过程中刀具的移动和切屑的剥落，使其成为结构不断变化情况下和力热共同作用下的变形分析问题。本文依据非线性结构有限元分析和瞬态热分析有限元理论，在大型有限元分析软件ANSYS环境下针对箱体孔加工过程变形的工程问题，以三维参数化设计加工工件的几何模型和力学模型，分析了在切削力和切削热共同作用下得到加工过程变形结果，采用单元死活技术和参数法循环加载技术模拟整个切削加工过程，得到误差敏感方向的变形及其它方向的变形和总变形及变形趋势，所得结果揭示全面准确的变形规律，该结果对加工过程质量控制具有现实得意义。     

高速切削技术的发展及展望

:作为先进制造技术之一的高速切削技术是机械制造业发展的必然趋势 ,其应用将大幅度地提高加工效率和加工质量。高速切削技术不仅涉及到高速切削加工工艺及高速切削机理 ,而且包括高速切削所用的刀具、机床等诸多因素。本文着重介绍了高速切削各相关技术的研究动态 ,并对高速切削技术的应用前景进行了展望