铝合金7050切削过程的数值模拟与试验

为研究铝合金7050切削过程的切削机理,建立了正交直角切削有限元模型,对铝合金7050加工过程进行了正交切削有限元模拟,详细叙述了几何模型的建立、材料应力应变关系及刀屑摩擦模型等关键技术。通过数值模拟获得了切屑成形过程、残余应力分布、切削力曲线等。通过一系列的切削试验,研究了切削参数对切削力的影响规律,并在相同切削条件下对试验和模拟获得的切屑形态及切削力进行了对比。切削试验和数值模拟获得的切削力及连续带状切屑与同样参数下的模拟结果比较相符,试验研究结果验证了数值模拟铝合金7050切削的正确性。     

20CrMo钢干切削过程的有限元分析及性能实验

以20CrMo钢材料本构方程为基础,采用三维仿真软件Deform-3D 建立了20CrMo钢及其切削刀具的有限 元模型,对20CrMo钢的干切削过程进行了有限元仿真,得出了在不同切削用量下主切削力和切削温度的变化规 律,切削过程中刀具和工件的应力及切削热分布情况,对主切削力进行了实验对比分析,验证了仿真的可行性.研 究结果表明:背吃刀量和进给量分别增大1倍时,主切削力分别增加约100%和74%,当切削速度大于60m/min 时,主切削力逐渐减小,并趋向稳定于150N;背吃刀量、进给量和切削速度分别增大1倍时,切削温度分别增加 约7%,9%和22%;刀具的最大等效应力出现在前刀面主切削刃附近,最高切削温度出现在工件切削层第二变形区 的主切削刃附近;模拟得到的主切削力与实验结果之间最大误差为12.2%,最小误差为3.2%.为进一步优化 20CrMo钢的切削工艺提供了重要依据.     

土壤直角切削的有限元仿真

为减少耕作阻力,优化耕整机具结构与性能,基于ANSYS/L-SDYNA利用修正的Drucker-Prager塑性模型、用Lagrange和ALE相结合的方法,以粘性土壤为对象开展了直线刃口刀具对其直角切削的有限元数值模拟,得到了土壤的滑移破坏变形状况、刀具应力分布和切削阻力变化.同时对该土壤开展了室内土槽试验,研究显示有限元仿真结果与试验结果基本一致.     

关于“激光切削”的设想

本文提出了一种不同于传统切削加工方法和现有激光加工方法的新工艺——“激光切削”。将激光束聚焦成为光带,用以加热、熔化余量和零件分界面的微区,同时用剥离工具剥离已分离的切屑,并使工件相对聚焦激光束和剥离工具而运动,以进行剥离余量的“切削”过程。分析和计算表明,“激光切削”有可能克服传统切削加工方法的一些固有弱点。“激光切削”的力小,不存在刀具磨损,比能小,效率高。其切削性能不受被切材料机械性能所支配,有可能特别适合于加工高强度、高硬度、高耐热性和低导热性的材料,而这些材料是用传统切削加工方法所难以加工的。     

基于ANSYS／LS_DYNA的螺旋刀具土壤切削的数值模拟

选择黄棕壤为土壤类型,观察螺旋刀具对土壤的破坏过程,建立了螺旋刀具的实体模型和MAT147(MAT FHWA_SOIL)的土壤材料模型;借助有限元ANSYS/LS_DYNA(显式非线性动力分析有限元软件)模块,构建了螺旋刀具切削土壤的有限元模型,并进行螺旋刀具切削土壤过程的三维动力学仿真,得出了开沟机螺旋刀具切削土壤功耗的大小和螺旋叶片的等效应力(von Mises stress)的变化规律及其力学特性.     

航空铝合金7050-T7451高速切削加工中流动应力模型

通过对分离式Hopkinson压杆进行高温动态压缩实验,得到在冲击压缩中材料航空铝合金7050-T7451在室温到高温550℃的应变、应变率与应力间的数据依赖关系.利用高速切削实验及有限元模拟相结合对该数据关系进行修正以适合高速切削加工的"高温"、"高应变率"及"大应变"状态.选择综合考虑温度软化效应,应变强化和应变率强化效应的经验Johnson-Cook模型,对其数据关系进行量化的描述,并确定铝合金7050-T7451流动应力本构模型中材料常数的值,最后建立了铝合金7050-T7451的本构模型.以实验和模拟中输出主切削力为比较指标,验证了所建模型的正确性.     

高速立铣加工中切削温度的测量

介绍了一种用常规的自然热电偶和标准热电偶方法实现高速加工过程中切削温度的直接接触式测量的计算机辅助测温系统。它采用自然热电偶测量刀一工界面温度，采用夹丝热电偶测温技术对工件表面和体内温度分布进行直接接触式测量。该方法可以应用于刀具旋转的切削加工中(例如立钻、立铣)测量切削温度，并已在高速立铣淬硬钢研究中得到应用。     

基于SPH算法的立式旋耕刀土壤切削仿真模拟简

立式旋耕是丘陵山地改善土壤结构、增加耕作深度的耕作方式之一,为研究立式旋耕刀与土壤切削的作用机理,优化刀片结构达到减阻降耗的目的,利用ANSYS/LS-DYNA软件并采用SPH方法对旋耕刀进行有限元动态仿真,对3种不同螺旋线型的刀片进行对比分析.根据仿真结果分析了旋耕刀的切削阻力和切削功率变化规律,最终选用的B刀片比A刀片切削阻力降低9.42%,切削功率降低14.02%,并对B旋耕刀进行田间实验,其功率和扭矩与仿真分析结论一致.     

数控机床切削颤振抑制方法研究

研究了通过调节数控机床伺服参数，控制极限切削宽度来抑制切削颤振的新方法。文中建立了包括机械系统、伺服系统及切削颤振环节的数控机床切削系统模型。该模型全面反映了各环节间的相互影响。通过仿真分析了切削系统的稳定性，并通过实验描绘了极限切削宽度与伺服系统参数的关系曲线，为数控强力切削过程中抑制颤振提供了可靠依据。仿真和实验结果表明，数控机床伺服参数与极限切削宽度具有映射关系，文中所述方法实用、可靠。     

基于SPH算法的立式旋耕刀土壤切削仿真模拟

立式旋耕是丘陵山地改善土壤结构、增加耕作深度的耕作方式之一,为研究立式旋耕刀与土壤切削的作用机理,优化刀片结构达到减阻降耗的目的,利用ANSYS/LS-DYNA软件并采用SPH方法对旋耕刀进行有限元动态仿真,对3种不同螺旋线型的刀片进行对比分析.根据仿真结果分析了旋耕刀的切削阻力和切削功率变化规律,最终选用的B刀片比A刀片切削阻力降低9.42%,切削功率降低14.02%,并对B旋耕刀进行田间实验,其功率和扭矩与仿真分析结论一致.