金屬切削加工過(guò)程的有限元建模與仿真.pdf

1、金屬切削加工過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的非線性變形過(guò)程，傳統(tǒng)的研究方法很難對(duì)切削機(jī)理進(jìn)行定量分析。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(diǎn)，還不受時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)的時(shí)間和成本。有限元仿真還可以獲得許多用實(shí)驗(yàn)方法難以獲得或不能獲得的信息，能夠再現(xiàn)切削過(guò)程的變形和溫度的變化。利用有限元仿真技術(shù)能夠方便地分析各種工藝參數(shù)對(duì)切削過(guò)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(shí)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(guò)程的建模與仿真，主要開(kāi)展了以下幾個(gè)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(wèn)題的基礎(chǔ)上，研究了彈塑性大變形有限元法求解過(guò)程。 2、研究了仿真系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的處理以及仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(tái)。 3、在切屑形成過(guò)程仿真方面，過(guò)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(shí)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(xué)模型：獲得了在不同切削條件下，切屑形成過(guò)程的3-D實(shí)時(shí)模擬過(guò)程；獲得了加工過(guò)程中工件和切屑中的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度的分布情況；通過(guò)改變切削條件，分析切削條件對(duì)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(jié)果。仿真的結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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