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、金屬切削加工在機械制造工業(yè)中占據(jù)著重要的地位，它對國家經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展有著深遠的影響。金屬切削加工的實質(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程。在此過程中會伴隨著各種現(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)象嚴重影響著生產(chǎn)的進行、產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。由此可見，金屬切削過程是一個十分復(fù)雜的工藝過程。為了提高加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，各國以及各企

2、業(yè)都投入了大量的人力、物力和財力對金屬切削過程進行研究和探索。但是，傳統(tǒng)的研究方法必須進行人量的切削實驗，這便導(dǎo)致了研究成本增加和研究周期延長，更重要的是嚴重阻礙了切削技術(shù)的發(fā)展。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，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，它是以計算機模擬代替實際的切削實驗，能夠更有效地研究金屬切削。同時，它為優(yōu)選切削參數(shù)及進行自適應(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行了探索性研究，提出了相應(yīng)的有限元模擬方法，并通過切削實驗驗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、有效地對金屬切削結(jié)果進行預(yù)測，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，同時提出了奉文所特有的有限元模擬方法。隨后，設(shè)計丫切削實驗，并將模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了該模擬方法的合理性。最后，研究了倒棱刀具對切削不銹鋼AlS1316過程的影響。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。本文對不同倒棱寬度和倒棱角度的倒棱刀具切削不銹鋼過程進行了有限元模擬，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