绿色加工技术中干切削与低温切削的探索研究

随着人们环保意识的逐年提高,绿色加工已成为制造业未来发展的重要趋势,文中论述了绿色加工技术中干切削与低温切削的关键技术。     

切削速度与切削深度对切削力影响的有限元模拟

本研究应用有限元分析软件ABAQUS建立了一套模拟铝合金正交切削过程的分析模型。本文实现了切屑成形过程的动态演示,以此更好地了解金属正交切削过程中切屑的形成机理。本文采用Johnson-Cook的本构模型来描述切削铝合金材料的行为。本文基于仿真实验结果,对金属切削过程中应力场、应变场的变化规律作了定性分析,给出了应力、应变等值线图,并观察了切削过程中各主要变形区位置。通过本次仿真实验．得出了在不同切屑速度、切削深度条件下刀具切削力的值。     

倒角刀刃切削过程中切削力的有限元法预测

提出了一个预测倒角刀刃切削过程中切削力大小的有限元分析模型．综合考虑了切削加工过程中大应变、大应变速率和高温对工件材料属性的影响，将工件材料的流动应力看成是应变、应变速率和温度的函数．模拟过程从刀具切入工件开始，到切削力达稳态为止．切屑的分离通过商业有限元分析软件Marc中的自适应网格重划分功能实现．采用不同切削条件下切削力的测量结果对有限元分析结果进行验证，发现二者具有较好的一致性．文申最后还分析了刀刃的几何参数对切削力的影响．     

金刚石涂层刀具干切削硅铝合金性能研究

由于金刚石薄膜涂层具有与天然金刚石相同的高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热优异性能,因此适用于车削和现代高速干式切削加工,尤其高速切削硅铝合金可提高生产率。文章通过用金刚石薄膜涂层刀具对硅铝合金进行干式切削,探讨其切削性能。试验结果表明,金刚石薄膜涂层刀具磨损是由薄膜显微断裂而逐渐脱落的过程,进给量是影响工件表面粗糙度的主要因素。     

金属切削温度场数值模拟的若干问题研究

基于理论分析和实际有限元数值模拟计算中遇到的问题,研究、讨论了切屑分离标准、表面接触、摩擦系数的设定、切屑与工件之间的连接以及热应力耦合分析等各项技术,并应用大型有限元分析软件ANSYS,具体分析了金属切削过程中应力和应变的变化、剪切面的形成以及温度场对金属切削的影响,并依此对刀具作强度分析,得到若干结论。     

基于正交试验法的干切削表面粗糙度研究

针对难加工材料干切削的加工质量问题,应用正交试验法,找出了影响难加工材料干切削表面粗糙度的主要因素.同时,初步探讨了加工前表面粗糙度和加工后表面粗糙度的关系.试验证明:该方法能够保证难加工材料的切削质量和达到切削参数优选的目的,对实际生产具有指导意义.     

SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算

以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性.     

一种新型的绿色加工技术——干切削应用前景

绿色加工被认为是可持续发展的现代制造业模式。绿色加工要求在整个加工过程中做到对环境的污染最小和对资源的利用率最高。而在加工过程中不用任何切削液的干切削正是控制环境污染源头的一项绿色制造工艺并被广泛推广使用。本文主要分析和综述了干切削技术的基本原理、特点以及研究应用等。     

圆弧形槽切削的切削力研究

本文从理论上建立了圆弧形槽切削的切削模型,在此基础上推导出圆弧形槽切削的切削力公式及切削方程式。同时,对本文提出的切削力公式进行了实验验证。结果表明,理论预测值与实验值符合得较好。     

车削过程的三维有限元数值模拟

根据三维有限元法,提出车削过程弹塑性大变形的热-力耦合模型,并模拟了超细晶WC硬质合金车刀对AISI-1045碳钢的车削.车削工艺参数为:前角-5°、车削速度1×103mm/s、车削深度1.0mm、车削宽度3.0mm、进给量0.5mm/s.通过车削温度场与应力场的三维有限元模拟,分别得到刀-屑接触区最高温度、车削力与进给力相对车削位移的变化规律.由模拟结果发现,通过改善车刀结构,刀-屑接触区平均温度峰值由430℃下降为365℃;车削力平均值由1500N降至1400N.结果表明,三维有限元模拟可有效地仿真实际车削工艺环境,为优化车削工艺提供参考.     

干式硬态车削淬硬工具钢Cr12MoV表面粗糙度试验与预测模型

使用PCBN刀具对不同淬硬状态工具钢Cr12MoV进行精密干式硬态车削试验,运用正交实验法分析切削速度、试件硬度、刀具前角、切削深度4个因素间的交互作用,得到最优车削条件.利用多元回归法,借助应用数学软件SPSS技术,建立表面粗糙度的线性模型与指数模型,并对这2种模型进行比较.试验表明:影响表面粗糙度最显著的因素是切削速度与淬火硬度,切削深度影响最小,指数模型比线性模型预测精度高.     

数控车削加工路线的优化研究

数控加工工艺路线是编制数控加工程序的重要依据之一,合理选择加工路线对保证零件加工精度和表面粗糙度及充分发挥数控车床的效能非常重要。结合实践经验研究典型的数控车加工路线。     

真空联合堆载预压处理深厚软基试验和数值分析

为提高深厚软基的深层加固效果,对某高速公路软基采用真空联合堆载预压法处理,改进了竖向排水通道形式.在试验路段中分别设置150 mm宽的塑料排水板和插入100 mm袋装砂井作为新型竖向排水体,其中细管长度10 m,直径8 mm,对比验证了两种新型竖向排水体在提高深厚软弱土层排水固结的功效.结果表明:150 mm宽塑料排水板内真空度衰减较少,预压期地基沉降量大,8 mm细管可增大袋装砂井中真空压力的传递深度.在修正剑桥模型的基础上,考虑了软土的流变性以及卸载后再加载的变形特性,改进土体本构模型,提出了相应的真空预压有限元数值计算方法.实例验算表明:计算值与实测值的数据大小及其变化规律都吻合较好.     

车削ZL109铝合金PCD刀具的 几何参数优化仿真

ZL109铝合金对刀具的磨损严重,难以获得较好的加工精度.而刀具几何参数对切削力、切削温度、表面加工质量和刀具耐用度都有重要的影响,对刀具几何参数进行优化具有重要意义.利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的本构模型参数.采用单因素试验法,模拟刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度影响.结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力的影响最大,前角对Z方向切削力的影响最大,而后角对刀尖温度的影响最大.通过正交试验法和极差分析,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4 mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优.     

激光辐照移动平板温度场分布的有限元分析

基于热传导理论,采用有限元方法建立激光辐照无限长移动平板表面激发瞬态温度场的三维模型,用以研究移动平板上下表面瞬态温度场.考虑板材料的热物理参数依赖于温度、板表面的热辐射及对流等因素,计算了上述因素及移动速度对温度场的影响,并进一步讨论了激光半径对温度场的影响.数值结果表明:激光辐照移动平板后,在材料中将产生准稳态温度...     

压力容器高应变部位应力场试验和数值分析

针对压力容器接管区高峰应变、高应变剃度、强大的弹性约束和应变峰值呈单向应力状态的特征,在压力容器接管模拟试板的基础上,对多种孔径的异型板应力应变场进行光弹性试验研究并建立有限元模型,分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力分析。数值结果表明,高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为异型板设计的合理性和裂纹扩展分析提供了可靠依据。     

铝合金环形座锻件等温精密成形工艺研究

为选择合适的铝合金环形座锻件等温精密成形工艺,防止各种缺陷的发生,并使其获得合格的力学性能和抗应力腐蚀性能,采用有限元方法模拟了环形座锻件的成形过程。分析了成形时的金属流动规律,并通过预锻制坯和三次模锻工艺形成了外形完美、性能合格的高质量铝合金环形座锻件。结果表明,环形座外环壁表面处易受剧烈剪切变形而产生粗晶缺陷,因此应适当减小该处的坯料体积。坯料设计时应精确计算体积,避免多余金属过多引起终锻后期的大量金属外排,从而防止外环壁折叠缺陷的产生。通过采用多次模锻的方法在每次模锻后去除多余飞边和连皮,既可以减小下一阶段模锻成形过程中飞边桥部的阻力,降低模压力,又可以防止终锻时大量金属外排造成的折叠缺陷。     

地震力作用下标志牌杆的数值计算

近几年发生了很多建筑物在地震作用下的垮塌事故,人们越来越关注建筑物在承受地震作用时的受力情况。本文简单介绍了分析地震作用的两种方法,采用大型通用有限元软件ANSYS对标志牌杆建立起模型,分析了其在承受地震力时的受力情况。