典型塑性域切削过程的有限元仿真技术开题报告

全文总字数：980字

1. 研究目的与意义

有限元仿真是研究金属切削过程和切屑形成过程的有效方法。有限元模型建立过中的一些关键技术如:刀屑界面间的摩擦,工件的材料本构模型和切屑分离标准。利用这两种有限元模型可以分别得到加工表面的残余应力分布趋势和切屑的几何形状,也可以预测低刚度结构件的让刀误差。分析表明:有限元仿真可以进行切削参数优化和刀具几何形状的优化,以改善加工表面的质量。

2. 国内外研究现状分析

随着科学技术的飞速发展,塑性材料在现代诸多高技术行业领域，如钛合金。在国内航空航天制造领域中，高速钢刀具约占各类切削加工总刀具量的，硬质合金刀具约占总刀具量的，超硬刀具（、）占全部刀具总量不超过，但随着航空新材料不断涌现，硬切削、干切削应用的增加，特别是新型的航空材料的不断涌现，近年来，刀具和刀具的综合性能明显提高，成本大大下降，应用越来越广泛，其中主要应用领域就是在解决难加工材料切削加工方面的问题。采用这些先进刀具切削钛合金和高温合金，切削效率大幅度地提高。钛合金是典型的难加工材料，其刀尖应力较大，切削温度较高、加工变形系数小，并且刀具易产生磨损，不利于切削加工。实际生产加工钛合金的切削速度一般在以下，这严重的限制了钛合金的切削加工效率。采用刀具加工钛合金不仅提高了切削速度同时也延长了刀具的使用寿命，可以高效的完成切削过程，有效的解决了这一难题。国外的诸多学者对刀具切削加工钛合金进行了深入的研究。

3. 研究的基本内容与计划

塑性材料切削过程的有限元仿真研究内容主要有：一是相关仿真软件的开发，二是基于专用软件进行的切削加工过程的物理仿真。前者一般由专业人士进行研究，现有的相关软件如ABAQUS等。后者注重于实际应用的研究，本文主要讨论后者的研究结果。金属切削加工过程表现为金属的变形较大，对于这种切削模型的有限元仿真，在有限元网格畸变到一定程度之后，系统必须能够自动重划分网格。切削过程的有限元仿真，其结果较为丰富，包括应力、应变、应变速率、金属流动及流动速度、刀具表面的法向压力、切削区域的温度场分布，切削力图表、刀具磨损等。

4. 研究创新点

（1）采用有限元软件ABAQUS 进行温度场的仿真分析； （2）对有限元模型进行实际的计算； （3）利用有限元模型可以得到切屑的几何形状；（4）利用有限元仿真技术能够方便的分析各种工艺参数对切削过程的影响。