發(fā)布時間：2017-08-21 01:12

  本文關(guān)鍵詞：典型航空材料切削加工的有限元建模與仿真研究

  更多相關(guān)文章： 鋁合金 鈦合金 切削過程模擬 切屑形態(tài) 參數(shù)化建模

【摘要】：航空航天業(yè)的發(fā)展對航空材料特性的要求較高,以鋁合金和鈦合金為代表的傳統(tǒng)金屬密度小、強(qiáng)度高,一直是航空材料的首選,常用于飛機(jī)重要零部件的制造。該類材料的零部件加工生產(chǎn)時大多需要進(jìn)行切削加工。金屬切削加工是一個復(fù)雜的非線性熱力耦合過程,利用傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法對切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選,試驗(yàn)成本高,且周期較長。事實(shí)證明,利用計算機(jī)進(jìn)行有限元仿真不僅能夠節(jié)省大量的人力物力,甚至還可以得到從試驗(yàn)中很難獲得的重要數(shù)據(jù),對生產(chǎn)實(shí)踐有著很高的指導(dǎo)價值。本文基于有限元軟件ABAQUS,采用Python腳本語言開發(fā)了用于切削過程分析的仿真模塊。該模塊可參數(shù)化建立切削模型,根據(jù)具體輸入的工件、刀具及切削參數(shù)信息進(jìn)行切削過程仿真。文中詳細(xì)介紹了參數(shù)輸入模塊中建立幾何模型、劃分工件網(wǎng)格、創(chuàng)建工件材料、選擇切削參數(shù)以及輸入作業(yè)參數(shù)的操作流程和內(nèi)核程序的腳本開發(fā),將相同條件下模擬得到的仿真結(jié)果與己有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,在證明仿真模塊準(zhǔn)確性的同時,利用該模塊分別對鋁合金7050-T7451和鈦合金Ti-6Al-4V的切削過程進(jìn)行模擬,仿真結(jié)果揭示了切屑的形成過程和切削力的變化規(guī)律。借助金屬切削理論,研究了刀具前角和切削速度對切削溫度的影響,得出切削溫度隨刀具前角的增大而降低,隨切削速度的增加而升高,并著重分析了刀具前角對切屑形態(tài)的影響。仿真結(jié)果表明,大前角的刀具有利于改善切削過程,加工Ti-6Al-4V時,刀具前角一般在0°~8°之間,而加工7050時,由于工件材料易切削,可以適當(dāng)加大刀具前角,在保證刀具強(qiáng)度的前提下,合理的前角范圍為8°~16°。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 鈦合金 切削過程模擬 切屑形態(tài) 參數(shù)化建模
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 金屬切削加工有限元仿真的應(yīng)用與發(fā)展11-12
• 1.2.2 ABAQUS二次開發(fā)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題研究意義與主要內(nèi)容14
• 本章小結(jié)14-15
• 第二章 切削過程的基礎(chǔ)理論15-20
• 2.1 金屬切削變形過程15-18
• 2.1.1 切削層變形區(qū)劃分15-16
• 2.1.2 切削變形程度表示方法16-17
• 2.1.3 切屑形成特征17-18
• 2.2 切削過程的切削力18
• 2.3 切削熱和切削溫度18-19
• 本章小結(jié)19-20
• 第三章 切削過程的有限元分析方法20-25
• 3.1 有限法的基本思想20
• 3.2 有限元軟件ABAQUS介紹20-22
• 3.2.1 ABAQUS簡介20-21
• 3.2.2 ABAQUS的分析步驟21-22
• 3.2.3 ABAQUS腳本接.與二次開發(fā)22
• 3.3 切削有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)22-24
• 3.3.1 材料本構(gòu)模型22-23
• 3.3.2 切屑分離準(zhǔn)則23-24
• 3.3.3 摩擦模型24
• 本章小結(jié)24-25
• 第四章 切削過程的參數(shù)化建模25-38
• 4.1 切削模型的簡化25-26
• 4.2 邊界條件的設(shè)定26
• 4.3 集成方式的確定26-27
• 4.4 仿真模塊總體結(jié)構(gòu)27-28
• 4.5 參數(shù)輸入模塊28-36
• 4.5.1 建立幾何模型30
• 4.5.2 劃分工件網(wǎng)格30-32
• 4.5.3 創(chuàng)建工件材料32-34
• 4.5.4 選擇切削參數(shù)34-35
• 4.5.5 輸入作業(yè)參數(shù)35-36
• 4.6 分析計算及結(jié)果處理模塊36-37
• 本章小結(jié)37-38
• 第五章 仿真結(jié)果的驗(yàn)證與分析38-55
• 5.1 仿真模塊的驗(yàn)證38-41
• 5.2 鋁合金 7050-T7451的仿真結(jié)果41-49
• 5.2.1 切屑形成過程41-42
• 5.2.2 刀具前角對切屑形態(tài)的影響42-43
• 5.2.3 刀具前角對切削溫度的影響43-44
• 5.2.4 刀具前角對切削力的影響44-47
• 5.2.5 切削速度對切削溫度的影響47-49
• 5.3 鈦合金Ti-6Al-4V的仿真結(jié)果49-54
• 5.3.1 切屑形成過程49-50
• 5.3.2 刀具前角對切屑形態(tài)的影響50-51
• 5.3.3 刀具前角對切削溫度的影響51-52
• 5.3.4 切削力的變化規(guī)律52-53
• 5.3.5 切削速度對切削溫度的影響53-54
• 本章小結(jié)54-55
• 第六章 結(jié)論與展望55-56
• 6.1 結(jié)論55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60-61

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 君儀;;塑料的切削加工[J];絕緣材料;1963年10期

2 鮑秀森;鈦及鈦合金的切削加工[J];機(jī)械制造;2000年02期

3 唐艷芹;最大數(shù)量坐標(biāo)法在切削加工運(yùn)動仿真中的應(yīng)用[J];山東工程學(xué)院學(xué)報;2000年02期

4 陳廷成,肖繼學(xué);模糊理論在切削加工中的應(yīng)用[J];四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2001年01期

5 王家弟,盧晨,丁文江;鎂合金的切削加工[J];現(xiàn)代制造工程;2002年05期

6 鄧建新,葛培琪,艾興;切削加工潤滑技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2003年06期

7 郝東治;細(xì)長零件切削加工簡介[J];機(jī)械管理開發(fā);2003年03期

8 周祥超,張華,江志剛;切削加工的清單分析[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2005年06期

9 胡韋華;王秋成;胡曉冬;劉云峰;;切削加工過程數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2005年S1期

10 周祥超,張華,江志剛,張立華;切削加工的環(huán)境影響及其清單分析方法研究[J];工具技術(shù);2005年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龍北云;王小清;;淺議粉末冶金材料的切削加工性與切削加工[A];中國航空學(xué)會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

2 李海峰;趙嘵平;何鐵寧;劉建波;;某特殊脆性材料切削加工的數(shù)值模擬[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

3 劉風(fēng)蘭;;鈦和鈦合金的切削加工[A];中國電子學(xué)會生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會機(jī)械加工專業(yè)委員會第五屆學(xué)術(shù)年會論文集（中）[C];1992年

4 龐思勤;;切削加工與先進(jìn)制造技術(shù)[A];材料科學(xué)與工程技術(shù)——中國科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

5 李振河;楊利芬;李博;;鈦及鈦合金的切削加工[A];2011年“天山重工杯”全國機(jī)電企業(yè)工藝年會暨第五屆機(jī)械工業(yè)節(jié)能減排工藝技術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 陸佰強(qiáng);柳世銘;陳麗芳;陳德林;;2924風(fēng)洞定板的切削加工[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

7 李廣宇;徐禮富;馬先貴;;論切削加工中潤滑技術(shù)的現(xiàn)代化[A];第五屆設(shè)備管理第八屆設(shè)備潤滑與液壓學(xué)術(shù)會議論文集——《設(shè)備管理設(shè)備潤滑與液壓技術(shù)》[C];2004年

8 鄭平旭;龍新華;楊成春;;切削加工振動的時滯主動控制[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

9 高中庸;高尚晗;李定;;切削加工中的摩擦自激顫振分析與控制[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

10 董奕凡;康宇;奚宏生;;具有馬氏跳躍參數(shù)的切削加工系統(tǒng)控制問題研究[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙炳楨;我國切削加工技術(shù)展望[N];中國工業(yè)報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 郭培全;分度凸輪虛擬切削加工系統(tǒng)研究[D];山東大學(xué);2005年

2 黃克正;復(fù)雜表面成形切削加工系統(tǒng)設(shè)計智能化理論與應(yīng)用研究[D];山東工業(yè)大學(xué);1993年

3 周芳娟;304不銹鋼切削加工表面特性的研究[D];華中科技大學(xué);2014年

4 喬陽;高效切削粉末冶金高溫合金的加工性研究[D];山東大學(xué);2011年

5 王寶林;鈦合金TC17力學(xué)性能及其切削加工特性研究[D];山東大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 秦宇;典型航空材料切削加工的有限元建模與仿真研究[D];大連交通大學(xué);2015年

2 張攀;薄壁結(jié)構(gòu)切削加工變形主動補(bǔ)償與仿真技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

3 吳彥榮;切削加工過程的三維有限元實(shí)時仿真研究[D];山東大學(xué);2011年

4 代玉娟;機(jī)械微細(xì)加工過程性能分析仿真研究[D];山東理工大學(xué);2013年

5 甘建水;低溫冷風(fēng)切削加工實(shí)驗(yàn)研究[D];西南交通大學(xué);2010年

6 楊配輕;切削加工參數(shù)優(yōu)化的研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2013年

7 束學(xué)勇;某型鈦合金航空零件的切削加工研究[D];蘇州大學(xué);2011年

8 李鵬;面向低能耗的切削加工優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

9 王敏;復(fù)雜曲面切削加工仿真技術(shù)研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

10 李雪利;面向切削加工系統(tǒng)的工藝流程優(yōu)化方法研究[D];天津科技大學(xué);2014年

，

本文編號：709953