SiCp/Al复合材料薄壁件铣削加工内应力的有限元分析

采用三维有限元法分析了SiCp/Al复合材料薄壁件铣削加工的内应力分布。结果表明,在铣削力作用下,SiC颗粒承受较大的力,而铝合金基体承受相对较小的力,且颗粒上的应力分布极不均匀,在颗粒尖角处的应力较大。因此,在SiCp/Al复合材料薄壁件的铣削加工中极易在颗粒边缘发生破损,从而造成严重的表面缺陷。

铣削方式对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削表面质量影响研究

应用聚晶金刚石(PCD)刀具对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件进行了高速铣削实验。在不同铣削速度下,研究了顺、逆两种铣削方式对薄壁件高速铣削的表面粗糙度及表面形貌的影响,提出了不同铣削方式下已加工表面的形成机理,揭示了铣削方式和铣削速度对试件切入部、中部和切出部处表面粗糙度的影响规律。结果表明:在相同的切削用量和刀具几何参数下,顺铣加工的表面粗糙度小于逆铣,且顺铣加工表面粗糙度的变化幅度小于逆铣;薄壁件在切出部的表面粗糙度大于中部和切入部的表面粗糙度;顺铣时已加工表面的形成以切削层金属的滑移为主,材料内部SiC颗粒的滑移、刻划造成已加工表面沿刀具进给方向的微观沟痕;逆铣时已加工表面主要由后刀面的挤压、摩擦作用形成;宏观上顺铣的已加工表面存在由残留面积高度形成的平行于刀具轴线方向的残留痕迹,而逆铣这一特征则不明显。

SiCp/Al复合材料薄壁件高速正交车铣切削力的仿真研究

把正交车铣方法应用到复合材料薄壁件的加工中,使用ABAQUS有限元仿真软件,建立了Si Cp/Al复合材料车铣薄壁件的仿真模型,通过高速正交车铣仿真实验研究了切削速度、工件转速、进给量和切削深度对切削力的影响规律。仿真实验得出切削深度对切削力影响最大,随切削深度的增加车铣切削力明显增大,因此该因素的参数选择在切削加工中应着重考虑;而其它三个因素对切削力的影响次之且影响程度相当,切削力变化趋势一致,都是随各因素参数增加而略有增大。

SiCp/Al复合材料薄壁件车削力的仿真研究

应用有限元分析软件ABAQUS对Si Cp/Al复合材料薄壁件车削力进行了仿真研究,得到了切削用量对切削力的影响规律,并结合文献的实验成果对相应规律进行了分析。仿真结果表明:在Si Cp/Al复合材料薄壁件车削过程中,随切削速度的增大,三向切削分力(轴向力Fx、径向力Fy、切向力Fz)均增大,但径向力Fy增幅很小;随进给量的增大,三向切削分力都有增大的趋势;随背吃刀量的增大,三向切削分力均显著增大;背吃刀量是影响切削力的主要因素。

SiCp/Al复合材料薄壁件钻削加工的有限元仿真

本文基于ABAQUS有限元仿真软件,对比研究了SiCp/Al复合材料薄壁件和厚壁工件的钻孔过程及切削力的变化特点,提出了薄壁钻孔的3个特征阶段;同时,通过改变切削参数,对薄壁件的钻削力及最大变形量的变化规律进行了研究。结果表明:在切削速度(或进给量)一定的条件下,随着刀具进给量(或切削速度)的增加,轴向力和钻削扭矩大体呈线性增加趋势;切削速度对薄壁钻孔变形影响不大,进给量对薄壁钻孔变形的影响较切削速度显著,薄壁件的最大变形量随进给量的增加而增大。

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。

碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形仿真研究

为了研究碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形规律,通过对薄壁件和铣刀进行三维建模以及网格划分,利用ABAQUS/Explicit中的热-力耦合分析模块进行铣削模拟。通过改变毎齿进给量f z和切宽a e来观测薄壁件变形的规律,并对仿真的结果进行分析。结果表明:工件整体变形呈U形,变形最小位置出现在工件长度方向中点附近,最大位置在工件两端。薄壁件变形随着毎齿进给量f z和切宽a e的增大而变形加剧。本文研究可为进一步研究碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形提供理论依据。

SiCp/Al复合材料薄壁回转体变形的仿真分析

运用有限元仿真软件ABAQUS对体积分数为56%的SiCp/Al复合材料薄壁回转体在静载荷作用下的应力、变形及应变进行了仿真研究,研究了载荷施加位置、外径和壁厚对SiCp/Al复合材料圆筒薄壁件的应力、变形及应变的影响规律。结果表明:在其他条件一致的情况下,回转体的外径越小、壁厚越大、受力点距离施加全约束的一端越近,回转体受到外载荷引起的最大应力、最大变形及最大应变越小。薄壁回转体工件的壁厚对工件最大应力、最大变形及最大应变的影响最为显著。当壁厚增加到1mm以上时,最大应力、最大变形及最大应变的变化不明显。

正交车铣加工SiCp/Al复合材料薄壁回转体的谐响应分析

文章运用ANSYS11.0建立了Si Cp/Al复合材料薄壁回转体的三维实体模型,并进行了模态分析。通过模态叠加法在工件的自由一端、离自由一端1/3工件长度、离自由一端2/3工件长度处施加不同简谐激振力进行谐响应分析获得了振幅频率曲线,确定了0~5000Hz的共振频率点及应避开的频率范围。结果表明：Si Cp/Al复合材料薄壁圆柱壳各阶固有频率均较高,第1、3、5阶振型均为整体振动,第7阶振型为扭振,第9阶振型整体表现为弯曲振动;随着对Si Cp/Al复合材料薄壁回转体简谐激振力增大,其振动振幅也随着增大;而工件几何尺寸对固有频率影响较大。其分析结果可以为在薄壁回转体加工中,合理选择铣刀转速和齿数,可使切削力频率避开共振区间,有利于得到更好的表面质量。

SiC_p/Al复合材料薄壁件钻削加工变形有限元仿真研究

基于ABAQUS有限元仿真软件建立体积分数为56%的SiC_p/Al复合材料钻削三维模型,研究分析了在两种不同工件约束方式下钻削加工薄壁件过程中工件的变形规律及特点,同时研究了切削参数对薄壁钻孔时工件变形量的影响规律。结果表明:随着钻削速度和进给量的增加,钻孔中心位置处(钻头横刃钻削至工件下表面)的最大变形量随之增加,进给量对钻孔件中心位置处最大变形量的影响较为显著;薄壁件残余变形量随着进给量的增大而增加,钻削速度对薄壁件残余变形量的影响较小。

SiC_p/Al复合材料薄壁件断裂损伤仿真研究

利用有限元仿真软件ABAQUS对体积分数为56%的Si C_p/Al复合材料薄壁件进行切削加工仿真,研究了切削加工过程中不同切削深度对工件产生裂纹的位置和出现裂纹时工件顶部变形量的影响规律。结果表明:切削深度的改变会对工件产生裂纹的位置和出现裂纹时工件顶部变形量有不同的影响,其中切削深度在1mm左右会使工件上出现裂纹的位置急剧改变,裂纹出现位置从工件的中部变化到工件的下部,增大切削深度后裂纹的位置集中出现在工件下部区域;而切削深度改变,在工件上出现裂纹时,工件顶部的变形量没有太大变化,主要集中于0.7mm左右,这主要是Si Cp/Al复合材料内部Si C颗粒数量多、粒径大使得自身协调变形能力差的缘故。

高体积分数SiCp/Al复合材料航天结构件的铣磨加工

通过工艺试验,研究了工艺参数对铣磨力与铣磨表面质量的影响。结果表明,较高的主轴转速、较低的进给速度与铣磨宽度是降低铣磨力的有效手段,铣磨工具的磨粒颗粒度是影响铣磨表面质量的主要因素。通过对一系列典型高体积分数Si Cp/Al复合材料航天结构件进行样件加工,验证了铣磨工艺的可行性与有效性。

SiC_p/Al复合材料薄壁结构对谐响应动力学的影响研究

运用ANSYS软件谐响应动力学模块对SiC_p/Al复合材料凸缘结构薄壁件的共振幅值进行分析,研究凸缘几何尺寸和几何结构对试件共振振幅频率曲线的影响规律,以及激振力的作用位置对其共振幅值的影响。研究发现凸缘结构薄壁件的共振幅值随着试件厚度和凸缘长度的增加而减小,且厚度较小的试件更容易在较低的频率范围内发生共振现象。激振力施加部位越靠近凸缘结构和约束端部分,试件共振幅值越小,而高度方向上激振力位置的改变对试件振幅的影响更大。凸缘个数越多,在激振力500-5000Hz频率范围内发生共振现象的可能性越小,试件的振动幅值也越小。

SiC_p/Al复合材料薄壁圆弧板钻削加工的有限元仿真分析

SiC_p/Al复合材料薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,本文应用ABAQUS软件对SiC_p/Al复合材料薄壁圆弧板钻削过程进行有限元仿真,研究钻削过程中切削力的变化特征及切削用量对钻削力的影响。研究结果表明:在钻削壁厚小于钻尖高度的薄壁圆弧板时,根据钻尖相对薄壁孔的位置,钻削过程可分为三个过程,在不同阶段钻削力变化特点不同;随钻削速度的增加轴向力略有增加而扭矩有所下降,但是变化幅度均不大;轴向力和扭矩均随进给量的增大而增大。

高体积分数SiC_P/Al复合材料等温反挤压模具设计及工艺研究

通过自行设计的等温反挤压模具,制备了高体积分数SiCP/Al复合材料杯形件,并对等温反挤压工艺方案进行了设计与优化。结果表明:采用该模具及工艺能制备出形状完整、表面质量良好的杯形件;在变形温度850℃,反挤压速度0.9mm/min时制备了杯形挤压件,其成形极限最大。

高速电弧放电加工SiC/Al的放电作用力特性研究

基于压电传感器,测量和研究了高速电弧放电加工Si C/Al的作用力。分析了作用力的波形特征,对比了不同放电介质中的作用力。研究了作用力的频率特性、以及作用力受脉冲宽度、峰值电流和放电电压的影响趋势,揭示了作用力与电弧放电加工时材料抛出过程的关系,给出了高速电弧放电加工航空航天Si C/Al薄壁零件时,降低作用力的可行措施。