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。     

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。     

硬态车削H13钢切削力与表面粗糙度试验研究

为了探究H13钢硬态车削过程中的切削力与工件表面粗糙度，课题组采用单因素试验和多因素正交试验法设计车削试验。通 过极差分析法对试验结果进行分析，研究不同切削速度、进给量和背吃刀量对切削过程中切削力以及工件表面粗糙度的影响，并比较切削力与表面粗糙度的变化 规律。结果表明：影响切削力的显著性参数为背吃刀量＞进给量＞切削速度；影响工件表面粗糙度的显著性参数为进给量＞切削速度＞背吃刀量。通过单因素试 验分析可知，切削力与表面粗糙度变化有一定的相关性，表面粗糙度的变化趋势和切削力一致。     

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。     

1.2085葛利兹模具钢高速铣削参数的正交实验优选

针对饮料瓶吹塑模型腔在表面粗糙度方面的要求较高,精加工质量与多个因素相关的情况,提出采用正交实验 方法对加工过程中的切削速度、进给量、径向切削深度、轴向切削深度等要素进行评估,建立加工表面粗糙度与各工艺参 数之间的对应关系,从而确定影响加工质量的主要因素及其规律。研究结果表明,径向切削深度和轴向切削深度是影响 零件表面粗糙度的主要因素,而切削速度和进给量对表面质量的影响相对较小。实验结果有助于生产企业优化工艺参 数、提高生产效率。     

基于Matlab的减振镗杆动态特性分析

机床切削过程中产生的颤振会降低机械加工质量和切削效率，严重影响车床和刀具的使用寿命，产生的环境噪声同时影响工人的身体健康。在影响刀具颤振产生的众多因素中，切削参数（包括切削速度、进给量、背吃刀量）起着不可或缺的作用。为了抑制振动，建立减振镗杆非线性系统的动力学数学模型，加载正弦切削力；采用单因素影响分析方法，研究3种切削参数分别对减振镗杆及减振块最大幅值的影响，绘制不同切削参数下的减振镗杆幅频特性曲线；综合所得仿真结果，分析切削参数对减振镗杆振动影响的规律。所得规律为振动控制策略提供理论依据。     

高速铣削淬硬H13钢表面粗糙度及残余应力实验研究

为了获得淬硬H13模具钢在高速铣削后的高质量表面,基于单因素实验设计法,采用TiAlN涂层硬质合金立铣刀对其进行高速铣削实验。通过使用NPFLEX白光干涉仪和PROTO X射线衍射仪对加工后工件表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力进行测试,同时分析了切削速度、每齿进给量和轴向切深对测试结果的影响规律。研究结果表明：当切削速度为150 m/min时,表面粗糙度Ra值最小;当每齿进给量为0.06 mm/z时,Ra值最佳;而当轴向切深为0.06 mm时,Ra值最大。随着切削速度的增大,表面残余压应力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,随着每齿进给量的增加,表面残余压应力变化并不显著,而随着轴向切深的增加,表面残余压应力增大;最大表面残余压应力和最小表面粗糙度的组合并不在相同的切削参数下获得。     

铬钼钢无缝储氢容器旋压工艺研究

针对储氢用无缝容器由于设计压力较高和壁厚较大而导致旋压成型困难的问题，课题组采用ABAQUS建立了无缝容器多道次热旋压数值计算模型，探讨了热旋压过程中应力应变演化规律以及厚度的影响。针对壁厚较厚的无缝储氢容器，分析了进给量、圆角半径和温度对旋压过程的影响规律，并提出了优化建议。研究表明：随着厚度增加，容器成型后等效塑性应变增加，成型难度加大；适当减少进给量、增加旋轮圆角半径或提高温度均有利于厚壁容器旋压成型。最终得到了50 MPa储氢容器的热旋压工艺参数，即进给量10 mm，旋轮圆角半径50~60 mm，温度1 100 ℃，为实际生产提供了参考。     

硬质合金刀具加工参数模型优化方法研究

针对硬质合金刀具开发过程中的切削性能评价,通过理论与实验分析,以硬质合金刀具对铸铁车削加工为例,进行切削性能分析和工艺试验,采用均匀试验设计方法、多元回归法建立数学模型,通过对切削力、振动、表面质量的分析,优化刀具的切削参数,并对回归方程进行显著性检验.研究结果可以为刀片切削参数选择提供依据,为合理评价刀具使用性能提供有效方法.     

螺旋槽丝锥几何参数对切削力的影响

螺旋槽丝锥结构复杂,刀具寿命较短,为了研究螺旋槽丝锥的切削性能,对螺旋槽丝锥进行受力分析,建立丝锥 的力学模型。用SolidWorks建立螺旋槽丝锥的三维模型,用仿真软件AdvantEdge FEM模拟螺旋槽丝锥攻丝过程;采用 正交试验法分析HSS-Co-PM ASP2030高速钢螺旋槽丝锥加工AISI-4/30合金结构钢时的切削性能;利用极差分析法研究 螺旋槽丝锥几何参数端面前角γp、切削锥角,kr、沟槽螺旋角w对切削力的影响。试验结果表明：沟槽螺旋角对切削力的 影响最大,其次是端面前角和切削锥角。螺旋槽丝锥加工合金结构钢取沟槽螺旋角35°,切削锥角12°,端面前角2°时切 削力最小,能有效提高刀具寿命     

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。     

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。     

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。     

基于主动磁轴承的机床切削系统动态特性分析

数控机床在切削过程中其电主轴转子系统的动态特性及刀具端的动态特性不仅决定着工件的表面质量,还决定着数控机床的高速化发展.磁悬浮电主轴是目前高速机床的首选,而基于磁悬浮轴承的电主轴转子系统运行时的动态特性将受到磁轴承等效刚度和阻尼的极大影响.除此之外,切削力系数和切削阻尼也将影响电主轴转子系统及刀具端的动态特性.以主动磁轴承支承的柔性电主轴为研究对象,研究了主动磁轴承等效刚度、阻尼及切削力系数对电主轴转子系统模态及临界转速的影响;分析了主动磁轴承等效刚度、等效阻尼及切削阻尼对刀具端频率响应以及对切削稳定性的影响.研究结果表明,主动磁轴承的等效刚度对电主轴转子的模态频率影响较大;而随着主动磁轴承等效刚度的增大,将增大刀具端频率响应的最大负实部及虚部的位置、最大负实部及虚部的值;而主动磁轴承等效阻尼和切削阻尼仅影响刀具端的频率响应最大负实部及虚部的值的大小,而不影响其发生的位置,且切削阻尼的影响较大;刀具端的频率响应同样也反映了切削的稳定性,这在随后的稳定性分析中得到了验证.对刀具端的动态分析将为切削过程中的振动控制提供一定的基础.     

基于神经网络与DEFORM的薄壁齿套高速车削工艺参数优化

为提高薄壁齿套的加工精度,对某型齿套的高速车削进行理论分析和切削力预测。利用DEFORM 3D软件建立齿套的高速 车削的数值分析模型,得到了正交试验车削工艺参数条件下的切削力;建立了神经网络模型,对切削力进行预测。结果表明,使用神经网络模型可精确预测高速 车削力大小,为新型专用夹具设计和优化加工工艺参数提供数据支持。     

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。     

外圆磨削18CrNiMo7-6表面完整性研究

采用CBN砂轮对渗碳钢18CrNiMo7-6进行不同工艺参数下的外圆磨削,并借助三维形貌测量系统、残余应力测试仪以及显微硬度计分别对表面粗糙度、三维表面形貌、残余应力和显微硬度进行测量,探究不同外圆磨削工艺参数对表面完整性的影响规律。研究结果表明:在以砂轮线速度v_s为单因素变量研究时,v_s=16. 89 m/s(4 300 r/min)下表面粗糙度最优;在以工件速度v_w为单因素变量研究时,v_w=11. 12 m/min (150 r/min)下表面粗糙度值最大,v_w=22. 24 m/min (300 r/min)下表面粗糙度值最小;在以磨削深度a_p为单因素变量研究时,ap=0. 02 mm下表面粗糙度最小。不同磨削工艺参数下工件表面残余应力均呈现为残余压应力,且不同砂轮线速度和工件速度下,深度方向上周向残余应力σ_x和轴向残余应力σ_y也都呈现为残余压应力,残余压应力最大值都出现在表面,之后随深度逐渐减小并趋于稳定。同时结合原始试样的残余应力梯度分布可知,外圆磨削使得工件表层的残余压应力值变大,形成了30μm左右的残余应力变质层。不同砂轮线速度以及不同工件速度下的显微硬度梯度分布均呈现的是先下降后稳定的趋势,且结合原始试样的硬度梯度分布可知,磨削工艺使工件表层形成了约30～60μm的硬化层,显微硬度相对于原始试样有明显的提升。并采用单颗磨粒进行磨削仿真,获得了较为可靠的残余应力梯度分布,与试验结果相比整体趋势一致,具有一定的实际意义。     

圆锥凹模再拉深极限分析

采用平衡微分方程与塑性方程联解方法，建立了有压边锥模再拉深变形区应力分布的数值规律。根据本文提出的最大拉深力计算方法和笔者在文［1］中给出的危险断面失稳强度，利用计算机可以迅速确定多次拉深极限。本文还分析了凹模锥角、压边圈圆角半径及凹模圆角半径对锥模再拉深极限的影响规律。     

TC4钛合金焊后电子束局部热处理残余应力有限元分析

针对TC 4钛合金电子束焊接及焊后局部热处理过程,采用AN SY S非线性有限元程序,模拟了TC 4钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布.主要研究了焊后电子束局部热处理工艺对焊接接头残余应力的影响规律.结果表明,焊后电子束局部热处理可以降低焊缝及近缝区的残余应力峰值,并可使应力重新分布,即应力峰值点向母材扩展.     

硬质合金刀具高速切削7075铝合金表面粗糙度预测模型

为提高金属切削加工后工件表面质量，课题组将切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap及刀尖圆弧半径R这4个因素结合起来，分析各个因素对工件表面粗糙度的影响。首先，设计了正交方案并进行切削试验，用极差法分析正交试验结果；其次，根据正交试验数据，采用多元非线性回归方程建立了表面粗糙度预测模型；最后，进行了离差平方和显著性检验以及模型试验验证。结果表明：4个因素对表面粗糙度的影响程度为f＞R＞vc＞ap；该预测模型高度显著，且通过试验进行了验证，对比得出其误差率低于6%，可以准确地预测铝合金表面粗糙度。该模型为硬质合金切削Al7075 T6铝合金时，切削参数的合理选择提供了依据；为研究硬质合金切削Al7075 T6铝合金表面粗糙度提供了一种便捷的方法。