基于ABAQUS的钛合金铣削力的模拟分析
钛合金切削加工中的切削力和剩余应力分析
钛合金切削加工中的切削力和剩余应力分析钛合金是一种重要的金属材料，具有重量轻、高强度和耐腐蚀性等优良特性，因此在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。
而在钛合金切削加工过程中，切削力和剩余应力分析是非常重要的一个方面，对于切削加工的稳定性和工件质量有着直接的影响。
切削力是指在切削过程中所受到的力的大小和方向。
钛合金的高强度和耐腐蚀性使得其在切削过程中很难形成流畅的切削屑，因此会导致切削力的增大。
此外，钛合金的高热导和低热扩展系数使得切削过程中产生的热量不易散发，进而导致切削温度升高，使钛合金软化，刀具很容易磨损。
因此，准确分析和测量切削力对于切削加工过程的优化至关重要。
切削力的分析可以通过试验和仿真两种方法来实现。
试验方法是将工件固定在切削设备上，通过测力传感器来记录切削过程中所受到的力的大小和方向。
而仿真方法则是通过数值模拟的方式，基于切削力公式和钛合金的性质参数，计算和预测切削过程中所产生的力。
剩余应力是指在切削过程中形成的残余应力。
切削工具在切削过程中对钛合金的材料进行去除，使得其内部产生了应力的重新分布。
剩余应力的存在可能会导致工件的变形、裂纹和材料的疲劳性能下降等问题。
剩余应力的分析同样可以通过试验和仿真方法来实现。
试验方法一般采用衍射仪、X射线衍射仪和应变计等设备来测量工件表面和内部的应力分布情况。
而仿真方法则是通过有限元分析等数值模拟技术，结合钛合金的物理性质和切削参数，计算和预测切削过程中剩余应力的生成和分布。
对于钛合金切削加工中的切削力和剩余应力的分析，可以帮助我们优化切削过程，提高工件的加工质量和效率。
通过对切削力的准确测量和分析，可以选择合适的切削条件和刀具材料，以降低工具磨损和延长刀具寿命。
同时，对剩余应力的分析可以用来预测和控制工件变形和材料疲劳性能，确保加工后的零件具有良好的稳定性和可靠性。
在实际应用中，切削力和剩余应力的分析需要综合考虑切削参数、切削速度、切削深度等因素对切削过程的影响。
数控机床铣削切削力的模拟与实测方法
数控机床铣削切削力的模拟与实测方法摘要：数控机床在现代制造业中发挥着重要作用，铣削切削力的模拟与实测是数控机床加工研究的关键问题之一。
本文将介绍数控机床铣削切削力的模拟与实测方法，包括力学模型的建立、数值仿真和实验测试等方面的内容，以期为相关研究提供参考。
一、引言数控机床作为现代制造业的重要工具，其高精度、高效率的特点受到广泛关注。
而铣削切削力在数控铣床加工过程中起着决定性作用，对加工质量和机床性能具有重要影响。
因此，模拟和实测数控机床铣削切削力成为加工研究的重要内容之一。
二、模拟方法1. 力学模型的建立铣削切削力的模拟首先要建立合适的力学模型。
常用的力学模型包括切削力系数模型和有限元模型两种。
切削力系数模型是通过实验获得相关参数后，根据经验公式计算切削力。
有限元模型则是将加工过程建模为一系列有限元素，通过数值分析计算切削力的分布和大小。
2. 数值仿真数值仿真是利用计算机软件模拟数控机床加工过程和切削力的计算。
常用的仿真软件有Deform、ABAQUS等。
数值仿真可以通过调整刀具几何参数、切削条件和材料性质等因素，预测不同情况下的切削力大小和分布情况，为工艺优化提供指导。
三、实测方法1. 切削力测量设备实测切削力是了解加工过程中切削力的真实情况的重要手段。
常用的切削力测量设备包括力传感器、力加载装置和数据采集系统。
力传感器可以精确测量切削力大小，力加载装置则提供切削力测量所需的切削环境。
数据采集系统可以记录和分析切削力的变化规律。
2. 实验测试方法实验测试是通过具体的切削加工试验获取切削力的实际数值。
实验测试中需要准确控制切削条件，包括切削速度、进给速度和切削深度等。
通过实验测试可以获得不同切削条件下的切削力数值，用于验证模拟结果的准确性。
四、研究进展与展望随着数控机床技术的不断发展，数控机床铣削切削力的模拟与实测方法也在不断改进和完善。
当前的研究重点主要集中在提高模拟精度和实验测试的准确性，并进一步优化数控机床的切削性能。
钛合金铣削仿真分析及实验研究
摘 要： 由于 良好 的综合 性 能 ， 钛合 金被 广 泛应 用 ， 钛合金 加 工性 能 差 ， 但 刀具 易磨 损 。为 了提 高钛合金
铣 削刀具 寿命 ， 设计 正 交 实验 ， 用 Ａ ｖｎＥ ｇ Ｅ 软件 对 Ｔ １ 合金 进 行 了三 维铣 削仿 真 ， 运 ｄａｔｄｅＦ Ｍ Ａ ５钛 分析 了 切 削温度 与铣 削参数 之 间的 关 系。基 于铣 削参 数 一 度 图 ， 结 合 切 屑 云 图， 出 了优 化 后 的 铣 削参 温 并 给
度仿真是研究钛合金切削的有效手段之一。另外 ， 研究 切 屑形成也是 提 高 刀具 寿命 的有 效 手段 之 一 。特别 是 高速切削时 ， 切屑类型非常重要 ， 会影响刀具寿命 、 加工 精度、 零件表 面粗糙度 等 Ｊ 。随着高速 切 削应 用越 来越 广 ， 合金切 屑形成研究 正成为一个 热点 ］ 钛 。
设 计人员 可以一 边 按装 配顺 序 动态 演示 产 品 的装 配过
是 建立 全 三 维 数 字 化 样 机 的 重 要 环 节 。作 为 Ｃ Ｄ Ａ／
屑可 以带 走大 部分 的热 量 ， 屑 形 成 情 况对 刀 具 寿 命 切
影 响很 大 。
速 度 及 每齿进 给量． 作为 实验 的 ４个 因素 ， 选取 切 削温 度 作 为试验 指 标 ， 综合 考 虑 实验 次数 及实 验 结 果 ， 平 数选 择 ３ 根 据 实 际 的加 工工 艺 ， 以在 切 削 水 ， 可
钛 合金 是一 种 综合 性 能 良好 的工 程 材 料 ， 有 比 具
为 了提 高 刀 具 寿 命 ， 文 设 计 了正 交 实 验 ， 用 本 应
abaqus切削模拟教程
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Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
3.点‘力学’、‘塑性’，选择‘与 温度有关的数据’，赋予数据
4.设置线膨胀系数，，点‘力学’‘膨胀’
5.设置热传导率，点‘热学’‘传导率’， 输入数据
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Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
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Abaqus赋予材料属性
赋予零件截面属性：
1.‘部件’栏点选‘CHIP_MESH’，点
2.选择整个零件确定后，赋予零件 截面属性‘Section_CHIP&WORK’
3.同理，赋予其他零件对应的截面属性
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Abaqus模型装配
常用操作：
导入模型 阵列
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Abaqus切削的改进
本次切削我认为还有以下有待改进的地方：
1.材料本构模型：本次使用的各向同性，但表示材料高应变速率 下的热粘塑性行为常用J-C模型
2.分离线：采用分离线分别赋予材料属性，但不符合实际 3.道具角度：为防止网格变形速率过大，刀具倾角都取得很小，有待改进
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义约束边界条件：
1.夹持工件：点
，命名Fix
_works,继续，区域选择‘ENCASTRE’
，选择完全固定
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义约束边界条件：
2.定义刀具移动：建边界‘Move-TOOL’， 载荷类型‘速度’，施加点选参考点，速 度大小，方向，幅值如下
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Abaqus定义边界条件和载荷
定义元素集合：定义约束点和初始温度点的集合
.菜单工具中创造如下‘集’
3.ALL_2：定义刀具的初始温度
1.ENCASTRE（点）：用于限制工件自由度
2.ALL1（点）：用于定义工件初始温度
定义载荷幅度曲线： 工具‘幅值’，幅值 曲线如下
Abaqus定义边界条件和载荷
2.点‘力学’、‘弹性’，设置 杨氏模量和泊松比
GH4169为合金钢，将会 赋予给未撕裂的切屑和工件
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
3.点‘力学’、‘塑性’，选择‘与 温度有关的数据’，赋予数据
4.设置线膨胀系数，，点‘力学’‘膨胀’
5.设置热传导率，点‘热学’‘传导率’， 输入数据
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169的参数：
5.点‘热学’‘非弹性热份额’
6.点‘热学’‘比热’，输入参数
Abaqus赋予材料属性
创建材料GH4169_FAIL的参数：
1.点 ，选GH4169，‘复制’， 命名‘GH4169_FAIL’
2.选‘GH4169_FAIL’，点‘编辑’‘力学’ ‘延性金属损伤’‘剪切损伤’，破坏机
3.同理，将刀具顶点移到（2E-5，5E-6）
Abaqus定义分析步与输出
常用操作：
创建分析步 创建场输出
创建历程输出 对左边对应项进行管理
Abaqus定义分析步与输出
定义分析步：
1.点 ，建分析步‘Unsteady cutting’ 插在初始步后，参数设置如下
2.时间长度设为2E-5，几何非线性 设为‘开’
武汉理工大学
基于Abaqus的刀具切削仿真
Abaqus的功能介绍
基于ABAQUS的金属切削过程中刀具温度场模拟研究(45steel)
1 金属切削温度场理论
在金属切削过程中 ,热量的产生是由于加工过 程中工件塑性变形 、刀具的前刀面与切屑以及后刀 面与工件已加工表面之间的摩擦耗散能量造成的 。 局部能量耗散产生的热量因切削速度较高而没有足 够的时间扩散出去 。因此 ,从传热学的角度 ,该过程
的数学描述. 工具技术 ,1998 ,32 (8) :9～13 5 Chyan H C , Ehmann K F. Curved helical drill2points for micro2
hole drilling. Proc. Instn. Mech. Engrs. Part B :Journal of Engi2 neering Manufacture ,2002 , (216) :61～75 6 茆诗松 ,王玲玲. 可靠性统计. 上海 : 华东师范大学出版 社 ,1984 7 叶慈南 ,曹伟丽. 应用数理统计. 北京 :机械工业出版社 , 2004
根据机械工业出版社的要求 ,作者在“QPQ 盐浴复合处理技术”一书的基础上做了大规模的修改 ,补充了 作者近 10 多年来的大量科研成果和试验数据 。同时也纳入了国外的最新研究成果 ,特别是理论研究方面新 的试验结果 。
新书叙述了 QPQ 技术的开发过程 、技术特点 、渗层基本原理 、渗层组织和性能 、生产操作 、实际应用和深 层 QPQ 技术等内容 。
收稿日期 :2008 年 5 月
可以被认为是绝热的 。金属切削加工所产生的热主 要集中在第 I 和第 II 变形区 ,如图 1 所示 。在第 I 变形区 ,工件以较高的应变率承受大的剪切变形 ,所 以该区域温度的升高主要是由塑性变形产生的 。在 第 II 变形区 ,温度的升高主要是由刀屑之间的摩擦 相互作用产生的 。
基于ABAQUS的金属切削过程模拟
基于ABAQUS的金属切削过程模拟
朱江新;夏天;范威
【期刊名称】《工具技术》
【年(卷),期】2011(45)5
【摘要】基于ABAQUS系统强大的大变形分析功能,对A6061铝合金材料的正交切削过程进行了有限元模拟分析。
讨论了切削过程中切削层内部应变场和工件中残余应力的分布,分析了不同参数对切削力、残余应力的影响。
模拟结果与切削试验数据相互吻合。
【总页数】3页(P50-52)
【关键词】数值模拟;金属切削;ABAQUS;自适应网格;分离准则
【作者】朱江新;夏天;范威
【作者单位】广西大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG506
【相关文献】
1.利用ABAQUS模拟不同模态下的金属切削过程 [J], 齐康;闫昊;陈祥瑶
2.基于ABAQUS的金属切削过程温度分析 [J], 陈燕青
3.基于ABAQUS的40CrNi4Mo1V稳态切削过程有限元模拟 [J], 李增勋;张贺清;王艳超;谭小舰;刘庆君;陈峰
4.基于ABAQUS的金属切削数值模拟分析 [J], 黄素霞;李河宗;崔坚;马希青
5.基于ABAQUS的金属切削过程中刀具温度场模拟研究 [J], 阳启华;杜茂华;蒋志涛
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ABAQUS金属切削实例步骤
ABAQUS金属切削实例步骤1.几何建模：首先需要建立金属工件的几何模型。
可以使用ABAQUS提供的建模工具，也可以将几何模型从其他CAD软件中导入。
确保几何模型准确、完整。
2.材料定义：在完成几何建模后，需要定义切削过程中使用的材料的性质。
ABAQUS提供了很多材料模型，可以根据实际情况选择适合的模型，并输入相应的材料参数。
3.划分网格：对几何模型进行网格划分。
切削过程中需要注意，对于切削区域可以使用细网格，而对于其他区域可以使用粗网格，以保证计算效率。
划分网格时需要注意切削区域的边界条件和接触面的定义。
4.加载和约束：模拟金属切削过程中，需要对工件施加切削力和旋转运动。
可以通过设定工具相对于工件的移动速度，以及施加在工具刀齿上的切削力来模拟真实的切削过程。
同时，还需要对工件施加约束条件，以保证切削过程中工件的稳定性。
5.定义切削区域：定义切削区域和非切削区域的材料和边界条件。
可以使用ABAQUS提供的切削模块，将切削区域指定为一个单元集合。
然后可以定义切削区域的边界条件，如切削力、切削速度等。
6.建立切削过程的模拟：定义金属切削过程的边界条件和约束条件。
可以考虑刀具的切削速度、切削力的变化以及加工过程中可能出现的各种现象，如剧烈振动、切屑形成等。
7.求解模型：对模型进行求解。
ABAQUS会根据定义的边界条件和约束条件，通过有限元分析方法求解切削过程模型，得到切削过程中各个时间点的位移、应力和应变等结果。
8.结果后处理：对求解结果进行后处理，包括结果的可视化和分析。
ABAQUS提供了丰富的后处理工具，可以对结果进行动画和图形展示，还可以进行数据提取和分析，以评估切削过程中的性能。
以上就是使用ABAQUS进行金属切削模拟的一般步骤。
在具体操作时，还需要根据实际情况进行参数设置和模型调整，以确保模拟结果的准确性和可靠性。