基于有限元方法的切削加工建模技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、金屬切削加工在機(jī)械制造工業(yè)中占據(jù)著重要的地位，它對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。金屬切削加工的實(shí)質(zhì)就是刀具和工件的相互作用，用刀具切除坯件上多余的金屬，從而獲得形狀、精度及表面質(zhì)量都符合要求的工件的過(guò)程。在此過(guò)程中會(huì)伴隨著各種現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損與耐用度等，并且這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的進(jìn)行、產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。由此可見(jiàn)，金屬切削過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的工藝過(guò)程。為了提高加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，各國(guó)以及各企

2、業(yè)都投入了大量的人力、物力和財(cái)力對(duì)金屬切削過(guò)程進(jìn)行研究和探索。但是，傳統(tǒng)的研究方法必須進(jìn)行人量的切削實(shí)驗(yàn)，這便導(dǎo)致了研究成本增加和研究周期延長(zhǎng)，更重要的是嚴(yán)重阻礙了切削技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了大量新的材料和新的工藝。因此需要一種新的研究方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的研究方法。這…新的研究方法便是數(shù)值模擬，它是以計(jì)算機(jī)模擬代替實(shí)際的切削實(shí)驗(yàn)，能夠更有效地研究金屬切削。同時(shí)，它為優(yōu)選切削參數(shù)及進(jìn)行自適應(yīng)控制提供了依據(jù)。本文圍繞金屬切

3、削有限元模擬的方法進(jìn)行了探索性研究，提出了相應(yīng)的有限元模擬方法，并通過(guò)切削實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該有限元模擬方法的有效性和合理性。該有限元模擬方法可以快速、有效地對(duì)金屬切削結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，縮短了研究周期，提高了工作效率。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：首先，基于金屬切削理論和前人的研究成果上，本文分析了金屬切削變形、切削力以及刀一屑問(wèn)的摩擦接觸等情況，并闡述了非線性有限元理論、彈塑性有限元理論以及熱．力耦合理論，為后面的有限元模擬提供了理論基礎(chǔ)。

4、其次，分析了有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上建立了二維直角自由切削有限元模型，同時(shí)提出了奉文所特有的有限元模擬方法。隨后，設(shè)計(jì)丫切削實(shí)驗(yàn)，并將模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該模擬方法的合理性。最后，研究了倒棱刀具對(duì)切削不銹鋼AlS1316過(guò)程的影響。不銹鋼屬于難加工材料，為了改善其加工性能，常采用倒棱刀具。本文對(duì)不同倒棱寬度和倒棱角度的倒棱刀具切削不銹鋼過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬，得到以下結(jié)果：隨著倒棱寬度和倒棱角度的增加，切削力和最大殘