两种典型金属高速切削过程有限元模拟与分析

发布时间：2017-08-25 03:44

  本文关键词：两种典型金属高速切削过程有限元模拟与分析

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【摘要】：镍基合金GH4169与铝合金A357是制造业中广泛使用的两种金属材料,如何高效地加工这两种金属,把金属原材料加工成需要的几何零件形状一直是很多金属切削方面的专家研究的热点。本文以镍基合金GH4169与铝合金A357的高速切削过程为研究对象,以弹塑性力学理论及二维Oxley平面剪切理论为基础,建立这两种材料的切削过程有限元数值模型,对两种材料的高速切削机理特性进行研究,为这两种金属高效切削加工工艺的建立提供一定的理论基础。论文主要内容如下：首先,介绍高速切削技术的定义、发展历程和实际应用,其次介绍有限元技术的产生及其在高速切削领域的应用。有限元模拟高速切削过程中要处理的几个关键问题如高速切削中两种切屑的成形机理,金属材料四种本构模型,在切削过程中金属是如何发生动态断裂的,刀屑接触问题的处理及切削热是如何产生和传导,是有限元数值模型建立的基础,本文做了重点阐述。其次,本文通过ABAQUS有限元软件对镍基合金GH4169与铝合金A357两种材料的高速切削过程进行了模拟,得到了较为理想的结果,并通过与其他文献的比较,从侧面论证了结果的正确地性。在有限元模拟金属高速切削过程中,本文采用单因素控制法,分别分析了切削速度、背吃刀量与刀具的前角后角对高速切削过程中应力场、温度场及己加工表面质量的影响,得到了切削力随着切削速度、背吃刀量与刀具的前角后角变化的规律,对实际加工过程具有一定的理论指导意义。最后,对本文所做的工作进行了总结,并对有限元模拟金属高速切削过程下一步的工作热点做了一定的预测。
【关键词】：镍基合金GH4169 铝合金A357 有限元 切削力 切削三要素
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 高速切削技术的定义及其发展历程9-13
• 1.1.1 高速切削技术的定义9-11
• 1.1.2 高速切削技术的发展历程11-13
• 1.2 有限元方法的产生及其在切削领域的应用13-18
• 1.2.1 有限元方法的产生及其发展13-14
• 1.2.2 有限元方法在高速切削领域的应用14-18
• 1.3 论文研究的目的和意义18-19
• 1.4 论文研究的主要内容19-20
• 2 切削过程有限元建模关键问题的处理20-32
• 2.1 切屑形成机理20-22
• 2.2 材料的本构模型22-24
• 2.3 金属动态断裂准则24-26
• 2.4 刀屑接触问题分析26-28
• 2.5 切削热问题分析28-31
• 2.5.1 塑性应变的生热过程28
• 2.5.2 刀屑摩擦的生热过程28-29
• 2.5.3 热量的传递与变化过程29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 镍基合金GH4169切削过程的模拟与分析32-48
• 3.1 有限元基本理论32
• 3.2 直角切削力学理论32-35
• 3.3 镍基合金GH4169特性简介35-36
• 3.4 镍基合金GH4169二维正交切削仿真模型的建立36-39
• 3.5 镍基合金GH4169正交切削模拟结果分析39-47
• 3.5.1 切削速度v_c对切削力的影响规律40-42
• 3.5.2 背吃刀量a_p对切削力的影响规律42-44
• 3.5.3 刀具前角γ对切削力的影响规律44-46
• 3.5.4 高速切削过程中温度场的分布情况46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 铝合金A357切削过程的模拟与分析48-61
• 4.1 铝合金A357特性简介48-49
• 4.2 铝合金A357维正交切削仿真模型的建立49
• 4.3 铝合金A357正交切削模拟结果分析49-60
• 4.3.1 切削速度v_c对切削力的影响规律51-53
• 4.3.2 背吃刀量a_p对切削力的影响规律53-55
• 4.3.3 刀具前角γ对切削力的影响规律55-58
• 4.3.4 具后角α对切削力的影响规律58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 工作总结61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 作者简历67-69
• 学位论文数据集69

【参考文献】

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本文编号：734889