利用AutoLISP的转子泵内转子仿真切削建模及应用

研究利用AutoLISP语言编程,模拟内、外转子啮合运动关系,仿真切削生成转子泵内转子精确三维模型。该模型可用于数控机床精确制造内转子零件或其成型模具。

RTTTR型多轴齿轮加工复合机床虚拟样机建模和仿真切削

针对集成了成形铣齿、展成滚齿、成形磨齿及包络铣削等复合制齿功能的多轴齿轮加工复合机床,采用Solid Works软件按1:1的比例建立了机床模型。联合VERICUT软件构建了虚拟样机,完成典型齿轮加工工艺的仿真切削过程。根据仿真切削结果验证了齿轮加工程序并对物理样机的尺寸和结构参数进行调整。通过虚拟样机技术大大降低了机床设计生产成本,缩短了物理样机试制周期,促进了多轴数控机床的安全高效应用。

孔洞缺陷对TC4切削加工影响的仿真研究

为研究孔洞缺陷对TC4材料切削加工的影响,使用有限元切削仿真方法对切削过程的应力应变、切屑形态和切削力特点和规律进行研究。通过热力耦合仿真、数据分析、时频分析等方法对含缺陷材料切削过程中的参数的研究,研究结果表明:位于切削路径上的缺陷,在切削完后缺陷处表面出现应力集中,位于切削路径上的缺陷处表面应力值相比无缺陷时明显减大;缺陷位于表层区域时,由于缺陷导致材料内部结构变化,切屑断裂,切屑形态剧烈变化;当缺陷位于切削路径上和表层区域时,切削至缺陷处时切削力发生突变,切削状态发生失稳,并且位于表层区域的缺陷对切削力的突变影响最大;最后通过Choi-Williams时频分析对含不同位置缺陷切削仿真得到的切削力信号进行分析,观察到不同位置缺陷情况下切削力波动的时频信号,判断缺陷的位置。

基于ABAQUS的YW1织构刀具切削仿真与试验研究

在硬质合金刀具表面植入微织构有利于提高刀具的切削性能。为深入探究织构化刀具对TC4钛合金加工性能的影响,设计一定几何参数的织构化刀具,通过调整刀具织构参数和加工参数对TC4钛合金进行切削仿真与试验分析,从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形貌、加工工件表面质量等方面评价刀具的切削性能。结果表明:带有微织构的硬质合金刀具对改善工件应力分布状态有积极作用,能降低切削力,缓解刀具瞬间的高温聚集,减小磨损面积,改善切屑的形貌,形成良好的工件表面质量;在不同形态织构刀具中,横向沟槽织构刀具(T3)改善切削力和降温效果最优,圆形织构刀具(T4)温度梯度分布最优;微织构的存在一定程度上提高了刀具的抗黏附性能,其中,横向沟槽织构刀具(T3)前刀面处磨损面积最小,减摩抗黏性能最好,能形成较好的工件表面质量。

NiTi形状记忆合金切削仿真变形行为研究

利用ABAQUS软件对NiTi形状记忆合金不同切削速度和进给量时的切屑和已加工表面层热力载荷分布进行仿真分析。结果表明:切削速度和进给量增加都会导致切屑温度升高,塑性应变和损伤加剧;切削速度对温度影响较大,而进给量对塑性应变和损伤影响明显;切削速度增加,已加工表面层温度变化速率变大,表层残余应力增大,深层残余应力减小;进给量增加,应变层深度增加,残余应力逐层变大。

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力,寻找最优切削参数组合,基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析,对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响,并以上述4个因素为影响因素,峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明:峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大,随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时,可在一定程度上降低圆锯片所受切削力,并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。

帽贝牙齿几何特征的仿生刀具切削仿真

刀具作为切削加工的基础工具,如何提高它的性能是当前研究的热点。仿生学研究表明帽贝的牙齿具有优良的力学性能,这为刀具的优化设计提供了依据。运用仿生学原理,通过生物解剖的方法制备了帽贝的单颗牙齿,利用数据分析软件提取牙齿内外轮廓曲线,得出其拟合多项式,并以多项式曲线的曲率为基础,对牙齿轮廓特征进行了分析,最后依据该多项式设计出了仿生刀具模型。对刀具前角、进给量、切削速度设计了正交试验,通过有限元软件进行二维正交切削仿真,并运用极差分析法探讨这3个因素对切削力的影响。以切削力最小为设计目标,在试验参数范围内进给量为0.1 mm/r,前角为5°,切削速度为150 m/min是最优组合,同时与普通刀具仿真结果进行对比,发现仿生刀具有省力的优势。

航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题。本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析。最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证。结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%。

三维网格动态细化技术在切削仿真中的应用

为解决切削加工有限元仿真模型求解速度与精度难以平衡的问题,提出了一种适用于三维有限元模型的网格动态细化算法。该算法的主要功能包括网格细化区域判断、网格细化以及新旧网格物理场传递。采用Python语言对Abaqus软件进行二次开发,将该算法应用于Ti2AlNb钛合金车削加工仿真之中,并最终通过实验验证了仿真模型的准确性。与采用局部网格细化的仿真模型计算结果对比,采用网格动态细化技术的仿真模型求解切削力误差增加了7.3%,求解最大应力误差增加0.2%,求解速度提升174.2%。实现了在保证仿真计算精度的基础上,有效提高运算速度。

整体式木工硬质合金立铣刀铣削温度仿真分析

以整体式木工硬质合金立铣刀铣削刨花板时铣刀温度分布为研究对象,探究铣削深度、前角、及螺旋角对铣刀温度的影响规律,并通过优化参数提升铣削过程的效率和稳定性。采用动力学仿真分析模拟实际切削工况,对立铣刀铣削温度进行理论分析,得出铣削深度、前角、螺旋角三个主要研究变量。通过Abaqus软件分析以及试验探究,分析以上三个研究变量对立铣刀铣削刨花板过程中刀刃温度变化的影响,验证了立铣刀铣削温度模型的可行性。铣削过程中,铣刀的温度经历快速上涨、缓慢上升、趋于稳定三个阶段。其他条件一定,当切削深度为4.0 mm,前角为17°,螺旋角为22°时,刀刃的平均温度较低。研究结果对立铣刀铣削加工温度的深入研究具有重要的理论和实践意义。

基于LS-DYNA的水田株间除草爪切削土壤仿真分析

为解决目前水田株间除草部件设计周期长、试验效果差等问题,以及更好地揭示黑龙江省水田除草机株间除草爪与土壤间的关系特性,采用集成建模思想研究株间除草对爪切削土壤问题。首先,采用Creo 5.0软件对除草爪与土壤进行三维建模;然后,将建好的三维模型导入Hyper Mesh2017软件进行模型修复与网格划分,利用LS-PrePost进行关键字定义;最后,利用LS-DYNA软件对除草爪切削土壤过程进行有限元仿真分析。采用有交互作用的正交试验方法选取除草爪入土深度、旋转角速度和机器前进速度3个因素,进行3因素3水平仿真试验分析,得到各因素及各因素间一级交互作用对试验评价指标土壤所受平均有效应力的影响规律。仿真结果表明:各因素对土壤平均有效应力影响主次顺序为:除草爪转速、机器前进速度、机器前进速度×除草爪转速、入土深度×机器前进速度、入土深度、入土深度×除草爪转速。仿真回归模型呈正态分布,表明该模型可靠,可以用作预测试验模型,可为水田株间除草爪在不同田间作业参数提供参考。

基于切削仿真的平衡轴以车代铣工艺优化

采用切削仿真技术对EA888发动机平衡轴第二轴颈半精加工的车削和铣削工艺进行分析,对以车代铣工艺优化进行了研究,并将切削力和切削温度进行对比。仿真结果表明,从切削力和切削温度两方面考量,以车代铣工艺可以获得更高的加工精度。

基于SPH方法的氧化锆陶瓷正交切削仿真研究

为深入研究氧化锆陶瓷切削加工质量的影响因素并揭示其切削去除机理,开展基于光滑质点流体动力学(SPH)方法的氧化锆陶瓷正交切削仿真研究,模拟材料去除时的大变形行为,揭示了裂纹发展和切屑形成过程。结果表明:脆延转变取决于切削深度,临界转变深度为0.75~1.00μm,其裂纹形式存在明显差异;切屑形态主要分为不连续带状和崩脆粉末状,延性去除时材料变形量与切削深度和切削速度正相关,脆性去除时稳定于极大值;切削力与切削深度正相关,但仅在延性去除时与切削速度正相关,脆性去除时切削力的时序分布与裂纹的发展密切相关。

复合地层小直径盾构刀具切削过程仿真及参数优化

基于ABAQUS有限元软件,以厦门地铁四号线滨海复合地层为依托,建立切刀切土、滚刀破岩过程仿真模型,对盾构刀具切削过程进行动态分析。通过对比、筛选切削力的影响因素,进行切刀、滚刀的多参数正交试验,获取不同因素的主次影响程度,进而得出优选刀具结构参数。研究结果表明,基于CEL法的切削仿真模型更符合实际的土体切削过程;刀具参数的最优组合为刀刃宽1 mm、刀刃角20°、刀刃圆弧半径为0.5 mm。

基于切削仿真技术的废旧刀片再利用

针对原曲轴车削主轴颈止推面和扇板,均使用菱形刀片锐角刀尖切削,钝角刀尖得不到充分利用,存在浪费的情况,提出改用钝角刀尖车削扇板的设想。并通过有限元仿真,研究了切削力和切削温度。

基于冰冻装卡的镁锂合金零件铣削工艺参数对切削温度的影响与仿真验证

本文以镁锂合金材料的卫星机箱壳体零件为对象,研究不同铣削工艺参数加工镁锂合金壳体时冰冻装卡方式降低壳体温度效果。借助冰冻盘和红外测温仪进行镁锂合金壳体铣削加工实验,探索冰冻装卡工艺方法对镁锂合金壳体零件及切削区域的温度影响效果。结果表明,主轴转速n在1500~3500r/min、背吃刀量ap在0.3~0.7mm、进给量F在300~550mm/min的工艺参数范围内,冰冻装卡方法能有效控制镁锂合金壳体零件的加工部位和切削区域的温度,使镁锂合金壳体零件的切削加工过程零件温度和切削区域平均温度,远远低于镁锂合金材料燃点温度,显著避免加工过程中切屑燃烧的安全隐患,极大提高加工效率。该工艺方法在某卫星的陀螺仪控制壳体加工中成功应用。

基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究

目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。

基于VERICUT二次开发的数控加工切削力仿真研究

为解决传统有限元仿真软件在数控加工切削力仿真应用中效率低下的问题,论文介绍了一种基于VERICUT二次开发的数控加工过程切削力仿真的快速实现方法。在VC平台下,利用VERI-CUT软件提供的二次开发工具Optipath API(optimize path-application programming interface),在数控加工几何仿真完成后即时提取加工过程的切削参数。根据切削力经验模型,通过MFC(microsoft foundation class)编程开发切削力仿真结果输出界面,得到数控加工过程中切削力数值的变化曲线,实现数控加工过程切削力仿真效率的显著提高。

基于Deform的PCBN刀具断续切削淬硬钢有限元仿真分析

采用有限元分析软件Deform,对PCBN刀具断续车削淬硬钢(Cr12Mo V)进行了有限元仿真。通过仿真结果分析了切削力的大小、切削温度及刀具磨损量的分布情况,并得到了相应的变化曲线。此仿真结果对断续切削工艺效果的预测和优化及刀具使用寿命的评估和计算具有一定的指导意义。

基于解析计算的螺旋锥齿轮切削仿真算法

为检验螺旋锥齿轮数控机床的加工运动过程,提出一种基于解析计算的切削仿真算法。将刀盘切削轮坯形成齿面的过程离散成一系列刀片圆锥体切削轮坯层圆的切削运动,通过解析计算求解圆锥体和层圆的交点来获得分布均匀的齿面数据点,实现螺旋锥齿轮多次切削可视化仿真,并量化切削所用刀片数,生成具有真实齿面的螺旋锥齿轮数字化模型。仿真生成的齿面点与CAD软件求解的仿真齿面点一致,验证了算法的有效性。