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。

Inconel 718镍基高温合金高速切削仿真与刀具磨损机理研究

Inconel 718高温合金因强度高和导热系数低导致其切削加工性较差,采用陶瓷刀具高速切削Inconel 718时存在磨损快、寿命短等问题。通过仿真和试验对比分析,研究切削用量对切削力、切削温度和刀具磨损的影响规律,并获取高速切削过程中刀具前、后刀面温度场和应力场的动态分布规律,为镍基高温合金的高速切削及刀具设计制备提供指导依据。结果表明,切削速度对切削力和切削温度的影响程度小于背吃刀量和进给量;在选择切削参数时,优先选取较高的切削速度;沟槽磨损是抑制陶瓷刀具耐用度的关键因素,主要失效机理是黏结磨损。

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。

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。

切削加工仿真建模技术研究

切削加工仿真是计算机仿真技术在机械制造业的重要应用领域之一。该技术对减少制造成本、缩短产品制造周期和提高产品质量意义重大。仿真模型的建立是实现切削加工仿真的关键环节,也是评价仿真系统优劣的重要指标之一。目前存在的切削加工仿真建模方法主要有三种:解析法、有限元法和分子动力学法。重点介绍了上述建模方法的实现原理和发展现状,并对其优缺点和适用范围加以评述。在此基础上,对切削加工仿真建模技术发展趋势做了进一步探讨。

NC铣削加工切削过程仿真

提提出一种数控铣削加工切削过程的仿真算法。该算法基于视觉坐标系进行单元分解表达，便于一维布尔运算的实施以及快速真实感图形显示，在华中理工大学ＣＡＤ中心开发的曲面造型系统－ＳＣＡＤ１．０中实现，得到了令人满意的效果。

单晶SiC微切削机理分子动力学建模与仿真研究

单晶Si C硬度高、脆性大,加工困难,在塑性域加工时处于纳米尺度才可明显改善表面质量、获得高的精度。而单晶Si C的切削机理研究使用有限元和实验方法,无法获得时间尺度在飞秒或皮秒下材料发生的变化。为此,采用分子动力学模拟方法,对单晶3C-Si C切削过程进行了建模和仿真,分析了在不同切削速度、切削深度下切削力的变化。研究结果表明:切削速度为50 m/s、100 m/s和200 m/s时对应的平均切向切削力为737.34 n N、635.29 n N和587.09 n N,单晶Si C表面采用合适的切削速度能减小切削过程的切削力。

基于层片分割算法的螺旋锥齿轮切削仿真

为解决螺旋锥齿轮切削过程几何仿真存在的问题,提出了层片切割算法.通过将被加工零件进行适当的层片分割,利用刀具与锥齿轮毛坯的分割特征求交,齿坯在每一切削瞬时的切削形状可由所有这些特征的集合表达,从而显示出每一瞬时的切削过程,并得到螺旋锥齿轮的最终形状.该算法求交速度快,求交结果精确.此外,该算法是建立在已有的编程语言基础上,可独立于现有的商业软件.给出了螺旋锥齿轮切削仿真实例,验证了该算法的可行性.

考虑材料损伤演化的钛合金切削过程仿真及试验研究

为更精确地模拟钛合金的切削过程,将断裂力学的裂纹扩展能量理论作为材料损伤演化准则引入切削仿真,考虑刀具切屑接触面上的极限剪切应力随摩擦系数变化、摩擦系数随温度变化,建立了钛合金Ti-6Al-4V二维正交热力耦合切削仿真模型。通过钛合金车削试验及切屑金相观察试验对有限元模型进行验证,结果表明仿真的切削力、锯齿切屑形态与实验结果吻合程度较高。以该有限元模型为基础,分析了已加工表面的残余应力,预测了前角对切屑卷曲与损伤程度、剪切角、锯齿形状、刀具温度的影响。

刀具表面微织构设计和切削仿真分析

织构在刀具表面上的应用受到众多使用者的青睐,为了进一步深化对织构的设计,使其具有更好的润滑减摩效果,针对微凹坑织构的单一独立性和宽凹槽织构的锯齿切削现象的弊端,设计了微凹坑-凹槽线性组合织构形貌。采用ABAQUS通用软件对新型织构类型刀具进行二维切削仿真,通过仿真对比后发现,织构刀具在应力、切削温度、切屑形态方面都表现出较好的优越性,并且在切屑卷曲方面,织构与刀面交接处的弧度对切屑表面光整度具有较大影响,较大的弧度能够有效降低锯齿切削现象。

基于层片分割算法弧齿锥齿轮及准双面齿轮五轴数控切削仿真

针对目前的弧齿锥齿轮及准双面齿轮切削仿真系统独立性差、仿真速度慢、精度低等问题,提出了层片分割算法,以该算法为核心开发出了五轴数控弧齿锥齿轮及准双面齿轮仿真系统。介绍了层片分割仿真核心算法实现的原理和弧齿锥齿轮及准双面齿轮仿真系统的整体结构、各个模块的作用以及实现的流程,给出了仿真实例。

切削过程仿真及工艺参数优化

加工工艺及其相关参数优化是协调加工质量、效率和成本等目标的主要途径之一.以切削过程为对象,研究基于有限元法(FEM)的切削过程建模与分析方法,考察了切削工艺参数对切削力的作用及其优化策略,根据切削力计算、仿真和实验对比结果,指出现有切削效应分析方法及相关仿真软件的应用尚有一些值得进一步深入研究的内容.

虚拟环境下机床切削运动行为仿真

鉴于当前CAD/CAM行业软件缺乏对机床行为的仿真,提出一种基于沉浸式虚拟现实的机床切削运动行为仿真方法,详细阐述仿真系统的体系架构及开发平台。分析机床各运动轴的切削运动行为及部件运动的层次性与相关性。建立基于消息响应机制的行为仿真编程模型。研究并推导了刀具走刀轨迹中刀具扫描体曲面的求解过程,阐述NC代码编译及刀具实时切削过程仿真。最后,在Visual C++6.0环境下结合Virtools和OpenGL编程实现了虚拟机床切削行为仿真系统,该系统可应用于数控加工程序的验证、数控技术的教学和培训等场合。