检索结果-南通市图书馆

装备制造技术 2012年第4期 112-115页

作者：冯应超黄蔚上汽通用五菱股份有限公司广西柳州5450007

介绍了有限元切削仿真技术的特点,并阐述了有限元切削仿真分析的方法,以Advantage有限元仿真分析软件为工具,对发动机缸体端面切削加工进行仿真分析并现场试验,经生产实践证明,该方法能提高刀具寿命,提高生产节拍,取得一定的生产效益。

关键词：发动机缸体切削参数有限元切削仿真

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铝硅合金ADC12切削仿真与试验分析

组合机床与自动化加工技术 2017年第1期 127-130页

作者：毕京宇丛明刘冬许修箔赵鑫大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连机床集团有限责任公司辽宁大连116620

针对某汽油机缸体、缸盖材料——铝硅合金ADC12的高速切削参数的优化选择,采用其Johnson-Cook本构模型,在有限元软件ABAQUS中采用热-力耦合分析单元用硬质合金刀具对其进行二维高速切削仿真,得出该合金在不同切削参数下的切削力大小及... 详细信息

针对某汽油机缸体、缸盖材料——铝硅合金ADC12的高速切削参数的优化选择,采用其Johnson-Cook本构模型,在有限元软件ABAQUS中采用热-力耦合分析单元用硬质合金刀具对其进行二维高速切削仿真,得出该合金在不同切削参数下的切削力大小及变化规律,经过对比分析得出其最优的切削参数。然后在高速铣床上对该发动机缸体、缸盖材料进行高速铣削试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元切削仿真的有效性,为该缸体、缸盖进行高速铣削提供合理铣削参数的选择依据。

关键词：铝硅合金 ABAQUS 本构模型有限元切削仿真切削试验

面向绿色切削的等离子体织构化刀具设计制备及其切削性能研究

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面向绿色切削的等离子体织构化刀具设计制备及其切削性能研究

作者：陈汇丰厦门大学

学位级别：硕士

本文基于刀具表面微织构在传统加工过程中存在的微织构尺寸无法精确调控、加工烧蚀、加工精度低、加工效率低等问题,将等离子体刻蚀技术应用到刀具表面微织构的制备领域,提出了一种新型的刀具表面微织构加工思路和方法。通过微织构刀具... 详细信息

本文基于刀具表面微织构在传统加工过程中存在的微织构尺寸无法精确调控、加工烧蚀、加工精度低、加工效率低等问题,将等离子体刻蚀技术应用到刀具表面微织构的制备领域,提出了一种新型的刀具表面微织构加工思路和方法。通过微织构刀具的设计理论及等离子体刻蚀加工微织构的工艺技术研究,研制开发出面向绿色切削的等离子体织构化刀具制备方法,并通过干切削45号钢试验,系统地研究了等离子体织构化刀具的切削特性。根据微织构刀具的切削性能要求,结合正交试验设计方法与有限元切削仿真技术,研究织构上宽度、织构间距、织构深度、织构刃边距以及织构刃边角这五个织构参数对微织构刀具切削性能的影响。综合考虑切削仿真正交试验得出的因素效果趋势图,分析得出理论最佳织构参数,并发现五个织构参数中织构刃边角为影响微织构刀具切削性能的主要因素。在此基础上,对主要因素织构内刃边角进行二次优化,得出实际最佳织构参数为:织构上宽度50μm、织构间距90μm、织构深度8μm、织构刃边距90μm以及织构刃边角80°。通过对等离子体织构化刀具的制备工艺方案进行设计研究,分析制备过程中刀具前处理工艺、光刻工艺、薄膜工艺、刻蚀工艺的工艺参数对微织构成形产生的影响,并对等离子体刻蚀加工微织构的刻蚀工艺参数进行优化,得出最佳刻蚀加工工艺参数:SF6/O2/Ar气体流量比20/60/10sccm、上电极功率800W、下电极功率250W、气体压强3Pa、基片温度60℃,最终成功制备出了等离子体织构化刀具。将传统无织构刀具Tool NT与设计制备出的等离子体织构化刀具Tool TT-P与Tool TT-Ⅰ进行干切削45号钢对比试验。试验结果表明:等离子体织构化刀具不仅能降低切削过程中的切削力及切削温度,还能有效地减少三向切削力的振动幅度,使干切削过程变得更加稳定;三种刀具中,Tool TT-Ⅰ展现出最优良的切削性能,且在高速切削环境下降低切削力的效果更加突出;然而,在低速环境下,两种等离子体织构化刀具的微织构结构都遭到破坏,失去了微织构的减摩效果。

关键词：等离子体刻蚀技术干切削正交试验有限元切削仿真切削性能

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莲仁物理机械特性及切削加工特性研究

莲仁物理机械特性及切削加工特性研究

作者：周银镔湘潭大学

学位级别：硕士

莲仁去芯是莲子加工过程中的重要工序，随着莲子市场需求量的快速增长，传统的手工去芯方式必将被机械化去芯方式所取代。现有全自动莲仁去芯设备在去芯过程中莲仁崩碎严重，既增大了莲仁在加工过程中的损耗，同时还影响了产品的外观质... 详细信息

莲仁去芯是莲子加工过程中的重要工序，随着莲子市场需求量的快速增长，传统的手工去芯方式必将被机械化去芯方式所取代。现有全自动莲仁去芯设备在去芯过程中莲仁崩碎严重，既增大了莲仁在加工过程中的损耗，同时还影响了产品的外观质量。为解决莲仁去芯过程中的崩碎问题，本文对莲仁的物理机械特性和切削加工特性进行了理论分析和实验研究，旨在找出莲仁的物理机械特性、刀具几何参数、切削工艺参数对莲仁崩碎的影响规律，为开发高质量全自动莲仁去芯设备提供理论依据。论文完成的主要工作如下： 1)测定了莲仁的几何参数、物理参数和机械性能参数，获得了莲仁的直径、长度和曲率半径等参数的分布规律、莲仁密度的精确值、莲仁的含水率、莲仁硬度和抗压强度等参数，分析了莲仁的含水率与莲仁的硬度、抗压强度之间的关系。为莲仁加工过程分析提供了材料参数。 2)基于切削加工理论，从简单的二维直角切削模型出发，推导了莲仁切削加工时轴向力与扭矩的理论计算公式，揭示了影响切削力的主要因素，计算了不同切削条件下莲仁去芯过程中的切削力及扭矩。 3)基于UG软件建立了莲仁及麻花钻三维模型，运用AdvantEdge切削仿真软件对莲仁的去芯过程进行了有限元分析，得到了不同切削条件下的切削力、扭矩、温度变化曲线及应变图，分析了不同切削工艺参数对莲仁去芯质量的影响，初步验证了理论模型的正确性。 4)借助于Kistler旋转测力仪，采用正交试验法，试验测试了主轴进给量、主轴转速、钻头直径、钻头顶角等参数对莲仁去芯时切削力、扭矩的影响规律，获取了莲仁崩碎的极限参数。将切削实验结果与理论计算结果、数值模拟结果进行了对比，三者基本吻合，从而验证了力学模型及有限元模拟的正确性。

关键词：莲仁崩碎物理机械特性切削力有限元切削仿真

超声振动铣削钛合金曲面薄壁件切削力特性研究

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超声振动铣削钛合金曲面薄壁件切削力特性研究

作者：卫官河南理工大学

学位级别：硕士

钛合金曲面薄壁件以其诸多优异性能被广泛应用于现代航空航天、能源等领域,需满足复杂的工作条件和较高的使用性能,由于壁厚小、刚性差、钛合金材料难加工等特性导致加工制造困难,加工质量和加工效率难以得到保证,限制了其在相关领域中... 详细信息

钛合金曲面薄壁件以其诸多优异性能被广泛应用于现代航空航天、能源等领域,需满足复杂的工作条件和较高的使用性能,由于壁厚小、刚性差、钛合金材料难加工等特性导致加工制造困难,加工质量和加工效率难以得到保证,限制了其在相关领域中的应用。因此钛合金曲面薄壁件的铣削加工研究是一项至关重要的挑战。优化切削工艺参数、降低切削力、减弱铣削过程中薄壁曲面工件的颤振和刀具的让刀情况,对提高钛合金薄壁件加工制造的经济性和实用性具有重要的意义。本文针对超声振动铣削钛合金曲面薄壁件切削力特性进行了理论、仿真和实验研究。研究二维椭圆振动铣削运动学特性,分析了超声振动加工在铣刀侧刃微元切削过程中切削力降低的理论实现方式;建立了纵扭复合超声振动辅助铣削切削刃运动轨迹模型,求解加工过程中的特征点,占空比和影响刀具切削状态的主轴转速;提出了超声振动铣削力模型中降低铣削力的概念参数,并在后续的研究中进一步探究其随切削用量改变的变化趋势。运用有限元切削仿真技术,建立二维椭圆振动切削钛合金仿真模型和三维纵扭复合超声振动铣削钛合金薄壁件铣削仿真模型。有限元仿真模拟验证了超声振动辅助切削钛合金过程中减小切削力理论和工件与刀具切削分离的现象。进一步研究分析了超声振动加工中超声参数和切削参数对切削力的耦合影响以及其降低比率的变化趋势。搭建超声振动铣削实验平台,进行了超声振动铣削钛合金曲面薄壁件试验并分析。半精加工中的正交试验和单因素试验结果表明:与普通铣削相对比,随着径向切深的增大,其超声振动铣削产生的平均铣削力降低比率将会下降;随着主轴转速的提升,其平均铣削力降低比率会在临近发生回转切削的极限转速内的高转速下达到最高,同时也验证了理论分析和有限元切削仿真中获得的相关结论。利用半精加工实验的分析结论对精加工的切削参数进行优化和指导。最后,加工工件的表面特征检测结果表明铣削力变化特性与加工效果具有一致性,从而验证超声振动铣削中铣削力特性研究的准确性。

关键词：超声振动铣削有限元切削仿真铣削力钛合金曲面薄壁件

硬质合金刀具刃口类金刚石涂层的制备及其性能研究

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硬质合金刀具刃口类金刚石涂层的制备及其性能研究

作者：周洋山东大学

学位级别：硕士

硬质合金作为一种工具材料已被广泛应用于切削刀具的制作中,但随着科技的发展,单一的硬质合金刀具已难以满足现代制造工业的需求。涂层刀具的诞生在很大程度上解决了这一问题,它结合了刀具基体和涂层的优点,从而达到改善刀具性能的目的... 详细信息

硬质合金作为一种工具材料已被广泛应用于切削刀具的制作中,但随着科技的发展,单一的硬质合金刀具已难以满足现代制造工业的需求。涂层刀具的诞生在很大程度上解决了这一问题,它结合了刀具基体和涂层的优点,从而达到改善刀具性能的目的。类金刚石(Diamond-like Carbon,缩写DLC)为一种新型材料,它具有很多与金刚石相似的优点,比如摩擦系数低、硬度高、抗磨损能力强等,非常适合做工具涂层。基于此,在国家自然科学基金项目“硬质合金刀具微尺度刃口涂层技术与创成方法研究”(项目批准号:51475276)的资助下,本文研究了表面制备了 DLC涂层的涂层刀具的性能。主要工作如下:(1)使用Abaqus软件对涂层刀具进行了切削模拟。在阅读文献后,确定了材料模型、摩擦模型、切屑分离准则以及模拟过程的相应方程和各个参数。简化切削过程为2D平面问题,并使用参数进行切削模拟。仿真完成后,通过Abaqus后处理分析了切屑的形成、刀具应力分布和最大应力对比、刀具温度分布和最高温度对比以及刀具切削力的变化。后处理表明,涂层对刀具的应力和温升有显著的影响,对切削力的影响较小。参考仿真结果,在实际制备DLC涂层时,因DLC高温易石墨化,故要选取合适的厚度以降低切削温度,防止DLC性能的降低。(2)通过磁控溅射在YT15刀具的表面上制备含有纯金属过渡层的类金刚石涂层。采用光学轮廓仪、SEM、EDS、Raman光谱、显微硬度计和多功能表面性能测试仪对制得的涂层进行了成分和性能等表征。结果表明,在类金刚石涂层和基体之间成功沉积了过渡层,过渡层对样品的性能影响程度不同。Raman光谱分析表明,过渡层的金属种类对DLC中的sp2键与sp3键的比例基本没有影响,具有Cu和Ag过渡层的刀具样品的DLC涂层中含有略高的sp3键含量。硬度试验表明,涂层的硬度也受影响较小,过渡层元素为Ti和W的样品硬度较高。通过膜/基结合力测试表明过渡层的金属种类对该项性能影响较大,其中过渡层元素为W的样品表现最好。综合各项表征可以看出,过渡层更多地影响涂层与基体之间的关系,而对涂层本身的性能影响并不大。(3)使用球-盘摩擦磨损实验探究了样品的摩擦学性能。实验结果显示,实验载荷和对磨球运行速度对样品的摩擦系数影响很大。在载荷和运行速度低的情形下,摩擦系数小,而且其变化趋向比较平稳;随着载荷和对磨球速度的提升,摩擦系数渐渐提升且改变趋向很大。在5组样品相互比较之下,含Ti和W过渡层的样品在不同载荷和不同对磨球运行速度下的耐磨性较好。采用白光干涉仪研究了涂层的磨痕,从结果看出对磨球容易发生材料转移,这会影响涂层的对磨过程和磨损方式,同时也影响磨损率。涂层尚未破损时,磨损率随载荷和运动速度的提高而降低;当涂层被磨破后,磨损率急剧上升。通过SEM研究了涂层的磨痕形态。

关键词：类金刚石涂层有限元切削仿真物理机械性能摩擦磨损性能

Nomex蜂窝芯圆片刀超声切削面形误差分析与控制

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Nomex蜂窝芯圆片刀超声切削面形误差分析与控制

作者：张哲大连理工大学

学位级别：硕士

Nomex蜂窝芯与上下面板粘接形成的蜂窝夹层结构具有高比强度和比刚度等良好的力学性能,被广泛应用于航空、航天等领域。为实现蜂窝芯与面板之间的可靠粘接,控制蜂窝芯的面形误差,实现高面形精度蜂窝芯表面的加工至关重要。蜂窝芯作为一... 详细信息

Nomex蜂窝芯与上下面板粘接形成的蜂窝夹层结构具有高比强度和比刚度等良好的力学性能,被广泛应用于航空、航天等领域。为实现蜂窝芯与面板之间的可靠粘接,控制蜂窝芯的面形误差,实现高面形精度蜂窝芯表面的加工至关重要。蜂窝芯作为一种具有薄壁孔格结构的弱刚度难加工材料,采用高速铣削会出现压溃、撕裂等加工损伤。超声切削作为一种先进的特种加工技术在加工Nomex蜂窝芯时具有切削力小、加工表面质量好等优点。圆片刀切削作为蜂窝芯超声切削的重要工序,超声切削工艺参数的选择直接影响蜂窝芯的面形误差。由于目前缺乏针对蜂窝芯表面的检测方法及评价手段,尚未开展针对圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯面形误差的相关研究,蜂窝芯面形误差产生的原因以及加工参数对于蜂窝芯面形误差的影响规律研究尚不明确。针对上述问题,本文采用有限元仿真与试验研究相结合的方法开展研究,论文的主要研究内容和结论如下:(1)基于VUMAT子程序建立了圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯的有限元模型。基于上述模型,分析了圆片刀超声切削时超声振幅、主轴转速、进给速度和切削深度对平均切削力和蜂窝壁变形的影响规律;在此基础上,揭示了圆片刀超声切削蜂窝壁的微观变形机制,阐明了蜂窝芯加工表面形状误差产生的原因。实现了切削力和蜂窝壁变形的仿真预测。(2)研究了采用线激光位移传感器的非接触式测量方法对蜂窝芯表面进行测量,设计总体标准差与局部表面高度平均值的PV值两种评价指标评价蜂窝芯的面形误差大小。结合有限元模型中对切削力以及蜂窝壁变形的仿真预测结果,定性分析了超声振幅、主轴转速、进给速度以及切削深度对蜂窝芯面形误差的影响。(3)基于正交试验极差法确定了以总体标准差以及局部表面高度平均值的PV值为评价指标的圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯的最优参数。搭建了蜂窝芯超声切削和蜂窝芯测量平台,完成圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯正交试验。通过极差分析方法得出影响蜂窝芯面形误差的主要工艺参数为切削深度和主轴转速,并得到最优工艺参数:超声振幅为30μm,主轴转速为1500 r/min,进给速度为1000 mm/min,切削深度为2 mm。此外,确定了四个工艺参数对蜂窝芯面形误差的影响规律。(4)完成了Nomex蜂窝芯斜面特征高质高效的超声切削加工试验验证。针对航空蜂窝芯典型斜面特征的加工,以切屑呈块状或片状方式去除分别提出两种超声切削工艺方法并建立二者的加工效率模型,结合上述工艺参数的选取,完成典型样件验证。

关键词： Nomex蜂窝芯圆片刀超声切削加工有限元切削仿真面形误差