薄壁件切削加工有限元模拟仿真

薄壁件加工过程由切削产生的温度和残余应力测量较难,故建立750-T7451铝合金薄壁件三维模型,采用有限元软件ABAQUS对模型进行热—力耦合模拟、分析。对加工后应力的分布进行模拟,并通过S Mises准则和轴向应力对加工后的应力情况进行分析,从加工表面的深度对应力和温度进行分析。     

刀尖半径对薄壁件切削性能影响研究

针对薄壁件铣削加工中易发生变形、刚度小影响加工精度和生产效率,导致良品率低等问题,以7050-T7451铝合金薄壁件为样本讨论不同刀尖半径对薄壁件切削性能的影响,通过搭建试验平台,制定切削力、温度、残余应力以及加工表面三维形貌的试验及检测方案,并进行刀具刀尖半径对薄壁件切削性能的综合结果分析,结果表明:刀尖半径为1 mm时对7050-T7451薄壁件整体加工效果较好。     

轴向超声振动车削GH4169合金的试验研究

为研究切削速度和进给量对镍基合金GH4169切削时的影响,利用有无轴向超声振动对镍基合金GH4169切削时的切削力、切削温度、表面粗糙度和刀具磨损进行车削试验。结果表明:超声振动能够减缓切屑锯齿化程度;超声振动切削力远低于普通车削,当速度增大时2种加工方式下切削力逐渐靠近;进给量与切削温度、粗糙度和切削力呈正相关;切削速度的增大使得切削温度和表面粗糙度也不断升高,且超声振动切削温度和表面粗糙度显著较低。     

铝合金薄壁零件高速动态铣削应用及技术研究

铝合金薄壁零件因加工材料和薄壁零件的易变形特点,特别是采用现在主流的高速动态铣削方法加工提升加工效率的情况下,大吃刀量、大切削深度、高进给的刀具产生的切削力挤压铝合金薄壁,在切削加工过程中很难保证零件得到所需的加工精度。笔者引用常见的铝合金薄壁零件案例,分别对高速动态铣削的加工工艺、加工夹具工装、加工参数、加工刀具等进行了分析,进而解决高速动态铣削与铝合金薄壁零件之间的技术难点,并在提高生产效率的同时,保证了加工精度和表面粗糙度。     

基于热力耦合的硬态车削过程有限元模拟及分析

为了探究热力耦合作用下不同切削参数对加工过程的影响,为优化工艺参数提供数据支撑,利用Deform有限元分析软件构建了热力耦合作用下的正交切削有限元模型,模拟GCr15钢硬态车削加工过程,对车削加工中的切削力、温度场和应力场分别进行动态分析。结果表明：硬态切削加工过程中主切削力最大;工件表面的等效应力和应变随切削深度和切削速度的增加而增加;工件表面温度是一个快速升温和快速冷却的过程,并且工件表面温度最高,沿深度方向逐渐减小。     

基于ANSYS/LS-DYNA的金属切削过程有限元模拟

利用ANSYS/LS-DYNA进行了金属切削过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程,得到了变形区应力和应变分布,并研究了残余应力和切削力的变化。模拟结果表明,在第1变形区和第2变形区,应力、应变较大,且较集中,前刀面的最大应变出现在距刀尖一定距离的地方;在切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在某一个值附近波动,达到稳定状态;在加工表面上存在着残余应力和残余应变,且残余应力和残余应变随着与刀尖和已加工表面之间距离的增大而减小。     

基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化

采用田口方法构建以切削速度、进给速度和切削深度为设计变量,以表面粗糙度、切削力和刀具磨损为输出特性指标的车削试验模型,基于灰色关联和主成分分析对车削加工进行多目标优化,灰色关联度计算中的权重系数由输出特性指标的主成分分析获取.钛合金车削加工参数最优的水平组合为A3B1C1,即切削速度为240 m/min、进给速度为0.10 mm/r、切深为0.15 mm,此时表面粗糙度为0.168 μm,切削力为163.636 N,刀具磨损为0.129 mm.     

铝合金铣削加工三维斜角有限元模拟探索

基于金属切削加工有限元模拟技术，采用J-C材料本构模型在ABAQUS6.14中建立7050-T7451铝合金切削加工三维斜角切削有限元模型，阐述了7050-T7451铝合金切削机理，并且开展切削加工实验，研究结果为铝合金高速铣削加工切削力、切削温度预测提供可靠的有限元建模方法，也能为切削参数优化提供指导意义。     

铣削表面残余应力产生及分析

为了减少残余应力对铣削加工零件质量的影响,避免因零件失效导致农业机械或大型器械故障,对退火H13热作模具钢做铣削后,利用盲孔法对已加工表面进行残余应力测量,对测量结果采用田口法进行优化,最终得到最优铣削加工参数,减小切削加工产生的表面残余应力,提高加工零件表面质量。     

机械加工中刀具磨损的影响因素分析及应对措施

切削过程中,刀具表面与工件表面或者切屑产生剧烈摩擦,同时承受很高的温度和压力,因此,切削刃和刀面将会出现磨损现象。刀具磨损后,使工件加工精度降低,表面粗糙度增大,并导致切削力和切削温度升高,甚至产生振动使其不能继续正常工作。文章通过对机械加工中刀具的磨损形式及其磨损机理分析,结合工厂生产加工中遇到的实际问题,分析了常见刀具磨损的原因并提出了解决对策。     

选区激光熔融Inconel 718的微铣削加工参数优化

选区激光熔融(SLM)Inconel 718成形件广泛应用于航空航天、汽车轨交和石油化工等领域,但成形件表面精度较差,需通过切削提升表面精度。以表面粗糙度为优化目标,开展了以主轴转速、切削深度、每齿进给量为变量的三因素四水平微铣削正交实验,通过极差分析研究了主轴转速、切削深度及每齿进给量对表面粗糙度影响的显著性。结果表明,在n=15 000 r/min、a_p=60μm、f=1μm/z的加工参数下,SLM成形件的表面粗糙度值最低。优化后的参数组合为SLM Inconel 718的微铣削加工提供了参考。     

基于有限元分析的高温合金切削工艺参数优化

课题组阐述了GH4169的三维有限元建模技术,以期对其进行精确的仿真。采用有限元分析技术对高温合金GH4169进行了数值模拟,采用PCBN技术和PCD技术分析了GH4169合金的切削力及切削温度。对比试验数据与模拟数据,得到了在不同的切削过程中切削力、切削温度的变化情况,为进一步优化加工参数奠定了基础。     

R刀切削力系数辨识及动态切削力建模

现有端铣切削力模型是针对平头铣刀建立的,忽略了刀具几何外形对切削力系数及动态切削力的影响.通过对R刀几何外形分析,沿切削刃将铣刀进行离散化处理,对切削刃微元施用瞬时刚性力模型,通过坐标变换和数值积分获得R刀的动态切削力模型,推导出其切削力系数实验辨识公式.为验证模型的正确性,设计了仿真程序和切削实验,仿真和切削实验结果的一致证实了模型的正确性.     

钛合金高速铣削残余应力的有限元分析

将钛合金Ti6Al4V高速铣削加工过程简化为二维切削有限元模型,运用ABAQUS分析得到了各因素以及顺次铣削对工件已加工表面残余应力的影响。由结果得出:表面残余应力随着刀具前角的增大而逐渐减小,随切削速度的增大而增大,切削深度影响较小。     

7075铝合金超声振动铣削仿真研究

为了探究超声振动铣削7075铝合金过程中振幅、频率以及主轴转速对切削力和切削温度的影响规律,利用Advant Edge软件进行仿真分析,通过田口法和单因素控制法对铣削过程进行了探究。结果表明:增大振幅和频率,降低主轴转速有利于减小切削力;随着振幅的增加,切削力先减小后增大,切削温度逐渐增大;随着频率的增加,切削力逐渐减小,切削温度逐渐升高;随着主轴转速的增加,切削力先增大后减小再增大,切削温度呈上升趋势。     

航空铝合金薄壁件加工变形控制研究

针对航空铝合金薄壁件在切削加工过程中易变形以及加工硬化现象严重的问题,结合铝合金材料的物理特征,分析了加工变形的主要因素。分别从薄壁件结构、工艺系统刚度、工艺路线及工件装夹等方面,提出了控制铝合金薄壁件加工变形的技术方案,并结合具有代表性的航空铝合金桁架零件进行了加工工艺仿真分析,证明了方案的可行性和有效性。     

基于回归预测的铝块表面质量研究

通过实验测量的方法研究数控加工过程的铝块表面质量.首先提出表面粗糙度评价指标Ra,其次基于铣削参数设计了四因素三水平的正交铣削实验,利用tr200表面粗糙度测量仪对加工后的铝块表面进行表面粗糙度测量,最后使用SPSS软件对表面粗糙度以及切削参数进行多元非线性回归拟合,得出铝块表面粗糙度预测模型.     

超声波振动辅助磁力研磨加工研究

根据研磨加工的材料去除模型,分析得到增加研磨压力是提高磁力研磨加工效率的可行手段。通过在单纯磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力。经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀;加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50%;工件表面粗糙度Ra可降至0.06 μm左右;电子显微镜观察发现其加工后工件表面形貌较单纯磁力研磨细密均匀;采用X射线干涉仪检测得知,经超声振动辅助磁力研磨加工后的工件材料（SUS304）表层的应力状态已由原始的残余拉应力+320 MPa变为压应力-40 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究

球头刀具是自由曲面精加工和半精加工的主要方式,探究球头铣刀切削时的受力状况可为正确选择切削参数提供理论指导。通过研究铣削力与切削面积之间的关系,构建球头铣刀的切削力模型,结合实验采用回归分析方法求取切削力系数的计算方法,从而获得切削力对曲面加工误差的影响因素。为正确选用切削参数提供了理论依据,并有利于高效加工的顺利进行。     

轴类切削件时效处理后变形量数学建模的研究

对简单几何形体——轴类切削件残余应力产生的原因进行了分析，建立了轴类零件表面残余应力经过时效处理后的尺寸变形量数学模型；并由算例计算出表面残余应力实际引起的变形量，指出该值在机器误差中的影响不容忽视。对于轴类件，由残余应力引起的变形量同残余应力的分布函数状况有关，而同零件尺寸无关。