金屬切削加工過程的有限元建模與仿真.pdf

1、金屬切削加工過程是一個十分復雜的非線性變形過程，傳統(tǒng)的研究方法很難對切削機理進行定量分析。利用計算機進行有限元仿真研究具有系統(tǒng)性好、繼承性好、可延續(xù)性好等優(yōu)點，還不受時間、空間和實驗條件的限制，一旦獲得較好的仿真效果，則可大大縮短工藝設計的時間和成本。有限元仿真還可以獲得許多用實驗方法難以獲得或不能獲得的信息，能夠再現切削過程的變形和溫度的變化。利用有限元仿真技術能夠方便地分析各種工藝參數對切削過程的影響，為優(yōu)化切削工藝和提高產品精度與

2、性能提供理論和實用的手段，為更好地研究金屬切削理論提供了極大的方便。 本文圍繞金屬切削加工過程的建模與仿真，主要開展了以下幾個方面的研究工作： 1、在掌握金屬切削的材料非線性、幾何非線性等問題的基礎上，研究了彈塑性大變形有限元法求解過程。 2、研究了仿真系統(tǒng)中的幾個關鍵技術的處理以及仿真系統(tǒng)的結構組成，利用大型商用有限元軟件MSC．Marlc作為有限元仿真軟件平臺。 3、在切屑形成過程仿真方面，過去的研究

3、一般采用的是2-D模型，仿真的效果不太符合實際。本論文探討了切屑的卷曲原因，建立了切屑厚度、卷曲半徑的數學模型：獲得了在不同切削條件下，切屑形成過程的3-D實時模擬過程；獲得了加工過程中工件和切屑中的應力、應變、溫度的分布情況；通過改變切削條件，分析切削條件對切屑形成的影響，包括未變形切屑厚度、切削速度、刀具前角等；獲得了斜刃切削條件下切屑卷曲的有限元仿真結果。仿真的結果與相關實驗結果進行了比較，發(fā)現它們具有很好的一致性，表明了切屑形成