钛合金三维端面铣削过程的有限元仿真开题报告

1. 研究目的与意义

采用有限元法来模拟切削过程不但克服了传统的实验方法的费时、费用昂贵的缺点，还可以从模拟结果中得出许多实验难以得到的材料力学特性和物理特性，如：加工工件表面和切屑的温度场分布、应力分布、应变分布和残余应力分布等。

本课题是以钛合金的三维端面车削过程的有限元仿真为例，来使用有限元方法对三维端面车削过程的中的切削力、切削温度和切屑形态进行分析与仿真。

本课题是为了研究典型塑性材料切削及微切削过程有限元仿真的理论及方法，加深学生对机械加工过程中刀具、工件材料以及切削过程的各种物理现象的理解，培养学生掌握基本的有限元理论知识和有限元软件的使用，以拓宽学生的知识面和提升学生的专业技能。

2. 国内外研究现状分析

国际上对金属切削过程有限元模拟方面的研究教深入，其中研究的热点问题包括：切屑形成、材料的去处机理、残余应力和刀具的磨损等。

随着计算机硬件和软件的快速发展，有限元法已经成为金属切削过程仿真的有效工具，以计算机为工具，应用商业有限元软件包来模拟仿真大量的工程实际问题，已成为当今工程技术研究领域的热门方向，这也是当今高科技技术不断发展的必然趋势。

实践证明，采用有限元法来数值模拟解决工程实际问题能够达到所需的的精度，具有很高的可靠性。

3. 研究的基本内容与计划

本课题的研究内容包括如下部分：切削力、切削温度和切屑形态进行分析与仿真研究计划:第1周至第2周(2.25~~3.10) 准备研究生复试查阅相关资料，填写开题报 告上传上网。

第3周至第4周(3.11~~3.24) 学习有限元方面的相关知识，提高有限元软件的使用能力第5周至第6周(3.25~~4.7) 学习对机械加工过程中刀具、工件材料以及切削过程的各种物理现象的理解第7周至第9周(4.8~~4.28)用有限元软件进行相关的模拟第10周至第14周(4.29~~5.26) 撰写设计说明书，完成设计说明书准备答辩。

第15周或第17周(5.27~~6.9)准备毕业设计答辩。

4. 研究创新点

钛合金为工件材料,建立接近实际铣削加工的有限元模型,模拟切屑的形成过程,模拟的切屑形态与真实切屑形态相似;根据应力与温度分布云图对工件的应力场和温度场进行了分析;应用所建模型模拟了不同铣削速度时的3个方向切削力,分析了模拟结果,并进行了与模拟同样条件的测铣削力实验。

通过对比切削力的模拟值与实验值,验证铣削模型的正确性。