金屬切削加工有限元仿真及薄壁件變形預(yù)測研究.pdf

1、金屬切削加工過程是一個(gè)伴隨高應(yīng)變、高應(yīng)變率和瞬間高溫的切削變形過程，是一個(gè)復(fù)雜的熱、力及其耦合作用過程。過去，人們對(duì)金屬切削過程的研究主要是利用非常昂貴和耗時(shí)的試驗(yàn)方法，對(duì)此，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，切削加工有限元建模與仿真技術(shù)成為主要工具。
　　切削加工仿真將有限元法有限元法和切削技術(shù)結(jié)合在一起，通過數(shù)值仿真可以研究切削加工過程中的切削力、應(yīng)變、應(yīng)變率、切屑、刀具溫度等基本物理現(xiàn)象。本文基于國內(nèi)外金屬切削加工研究現(xiàn)狀，采用金屬

2、切削基本理論、有限元數(shù)值模擬技術(shù)及銑削實(shí)驗(yàn)三者相結(jié)合的方法，從二維正交切削、三維斜角切削機(jī)理和薄壁件銑削數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)入手，采用熱-力耦合有限元模型，對(duì)金屬切削加工過程進(jìn)行研究。
　　1.建立了航空鋁合金7050-T7451帶狀切屑二維切削有限元模型，并分析應(yīng)力、應(yīng)變、切削力和溫度的分布規(guī)律；為了研究鈦合金鋸齒狀切屑形成機(jī)理，建立了鈦合金TI-6Al-4V二維切削有限元模型，對(duì)其切屑成形過程進(jìn)行了有限元仿真，并對(duì)其切削力與文獻(xiàn)已

3、有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果比較一致。
　　2.針對(duì)鋁合金7050-T7451銑削加工，首先建立了三維熱力耦合斜角切削加工有限元模型來模擬銑削過程，得到了切屑的形成過程及其形狀，三維銑削力的變化，并對(duì)切削力進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，與仿真進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性。隨后建立了整體硬質(zhì)合金銑刀銑削薄壁件的有限元模型，分析了工件銑削加工后殘余應(yīng)力，并對(duì)薄壁件加工變形進(jìn)行了預(yù)測。
　　論文的研究結(jié)果表明，有限元方法是一種用于模擬切削過程的