本文選題：J-C本構(gòu)模型 + 尺寸效應(yīng)��； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著工業(yè)4.0創(chuàng)新概念的提出,制造業(yè)不斷朝著智能化、自動化、高精密方向發(fā)展,新興技術(shù)手段層出不窮,而其中將傳統(tǒng)銑削與微細加工相結(jié)合的精密加工技術(shù)更是成為當(dāng)今科研界非�；钴S的研究熱點。微銑削具有加工精度高、靈活性大、已加工表面質(zhì)量較高、能夠?qū)崿F(xiàn)3D加工等優(yōu)點,因而被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、國防電子等領(lǐng)域。鎂合金材料作為工業(yè)領(lǐng)域最輕的實用結(jié)構(gòu)金屬,具有良好的熱傳導(dǎo)性、減震性、尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的機加工性能,特別是相對比強度和比剛度高,使其完全適用于汽車及航空航天等精密加工領(lǐng)域,然而由于低屈服點和彈性系數(shù)、易燃性也降低了鎂合金材料在機加工過程中的實際使用價值,此時相關(guān)機械加工性能的研究顯得十分必要。本文在現(xiàn)有微細加工研究的基礎(chǔ)上采用理論分析和有限元仿真模擬的方法對AZ31b鎂合金微銑削力及加工機理進行了探究,并搭建HAAS機床試驗平臺對模型的準(zhǔn)確度進行驗證,同時分析了不同切削參數(shù)對于微銑削力和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。依據(jù)現(xiàn)有切削理論并對其進行了改進,建立考慮切削刃鈍圓半徑、最小切削厚度、尺度效應(yīng)、刀具有效前角和刀具偏擺等因素在內(nèi)更符合微切削加工特性的AZ31b鎂合金微銑削力數(shù)學(xué)解析模型。利用大型商用軟件Abaqus/Explicit顯式動力分析模塊對微銑削過程進行二維旋轉(zhuǎn)模型有限元仿真,將塑性應(yīng)變梯度引入其中建立材料微銑削本構(gòu)模型,得到了一種全新的實際有效前角計算方法,并對切屑的形成及其發(fā)生條件進行了分析,同時探究了切削層厚度和刀具參數(shù)對于切削力的影響以及加工過程中材料的動態(tài)力學(xué)性能變化;創(chuàng)建基于任意拉格朗日-歐拉法(ALE)三維有限元仿真模型并編寫子程序使其基本設(shè)置參數(shù)化、可視化,獲得了不同切削參數(shù)對微銑削加工過程中切削力的影響規(guī)律。搭建試驗平臺利用?0.1mm日進銑刀對AZ31b鎂合金材料進行單因素及正交兩種方法的微銑削試驗,得到了實際加工條件下不同切削參數(shù)的銑削力和已加工表面,同時試驗結(jié)果顯示與有限元仿真結(jié)果有較好的一致性,驗證了理論分析的準(zhǔn)確性,最終建立了?0.1mm日進銑刀微槽銑時的切削力經(jīng)驗公式,可以實現(xiàn)一定狀態(tài)下的微銑削力預(yù)測。
[Abstract]:With the development of the concept of industry 4.0 innovation, manufacturing industry continues to develop in the direction of intelligence, automation and high precision.Among them, the precision machining technology which combines traditional milling and micro machining has become a very active research hotspot in the field of scientific research.Micro-milling has many advantages, such as high machining precision, high flexibility, high quality of machined surface and the ability to realize 3D machining, so it has been widely used in aerospace, biomedical, national defense electronics and other fields.As the lightest practical structural metal in the industrial field, magnesium alloy materials have good thermal conductivity, shock absorption, dimensional stability and excellent machining performance, especially, the comparative strength and specific stiffness are high.It is suitable for precision machining fields such as automobile, aerospace and so on. However, because of low yield point and elastic coefficient, flammability also reduces the practical value of magnesium alloy material in the process of machining.At this time, it is necessary to study the machining performance.In this paper, based on the existing micro machining research, theoretical analysis and finite element simulation method are used to explore the micro milling force and machining mechanism of AZ31b magnesium alloy, and the accuracy of the model is verified by setting up the HAAS machine tool test platform.At the same time, the influence of different cutting parameters on micro-milling force and surface quality is analyzed.Based on the existing cutting theory and its improvement, the cutting edge radius, minimum cutting thickness and scale effect are considered.The mathematical analytical model of AZ31b magnesium alloy micro-milling force is more suitable for the factors such as the effective front angle of the cutting tool and the tool deflection and so on.The finite element simulation of two-dimensional rotation model is carried out by using the Abaqus/Explicit explicit dynamic analysis module, and the plastic strain gradient is introduced into it to establish the constitutive model of micro-milling material.In this paper, a new method for calculating the actual effective antecedent angle is obtained, and the formation of chip and its occurrence conditions are analyzed.At the same time, the influence of cutting layer thickness and cutting tool parameters on cutting force and the change of dynamic mechanical properties of materials during machining are discussed.The 3D finite element simulation model based on arbitrary Lagrangian Euler method (Ale) was established and subprogram was written to make it parameterized and visualized. The influence of different cutting parameters on the cutting force in micro-milling process was obtained.A test platform was built for micro-milling of AZ31b magnesium alloy materials by using 0.1 mm daily advance milling cutter. The milling force and the machined surface of different cutting parameters were obtained under the actual machining conditions.At the same time, the experimental results show that there is good agreement with the finite element simulation results, and the accuracy of theoretical analysis is verified. Finally, the empirical formula of cutting force in micro-slot milling of 0.1 mm daily advance milling cutter is established, which can realize the prediction of micro-milling force in a certain state.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG54

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本文編號：1763697