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(xiàn)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(shù)對切削過程的影響，為優(yōu)化切削工藝和提高產(chǎn)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(shù)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(xiàn)它們具有很好的一致性，表明了切屑形成