先进金属材料高速切削加工有限元模拟及理论分析_硕士学位论文

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1、19347⑧论文作者签名：—一二茎扯指导教师签名：为熏垂旦。论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4：委员5：答辩日期：独创性声明m㈣㈣111Illllll⋯mⅢllllllllllllIlIY1852950本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝’江盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签

2、名：专掣多签字日期：加l口年弓月，口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：弓种f／．导师签名：№P饿签字日期：加l口年3月‘a日签字日期：幻p年；月，o日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：浙江大学硕_J：学位论文本文是在导师高重阳副挚地向导师表示衷心的感谢都给予悉心指

3、导和帮助，付以及孜孜不倦的工作态度都衷心感谢陶伟明教授在文提出的意见与建议。衷心感谢父母亲的养育不辞辛劳，感谢他们给予的感谢同窗好友华晓波、弟们在学习生活中的关心与美好的校园生活即将结安快乐!浙江大学硕t学位论文摘要摘要金属切削过程是一个典型的复杂力学过程，其中包括高度非线性和热力耦合等问题。一般的理论研究十分困难，目前大量的研究工作主要是利用有限元工具进行数值模拟。为了研究切削速度对工件材料性能的影响，利用在ABAQUS中建立的连续切屑情况下的二维正交切削模型模拟了AIsI4142钢的高速切削过程。首先通过切削力的比较验证了所建模型的可靠性，然后模拟并分析了切削速度对切削力、切削温度

4、及残余应力三个关键切削变量的影响。结果表明，切削力随切削速度的变化在1吲s时出现了改变；第一、第二变形区的温度随切削速度的增加而升高，然后趋于一个稳定值；已加工表面的残余应力随切削速度的变化与切削力相同，最大残余应力出现在离已加工表面O．05．0．1mm的范围内，且残余应力随着到已加工面的距离增加而迅速减小，并随切削速度的不同在一个较小的范围内变动。。另外，为了研究锯齿状切屑，利用ABAQus模拟了钛合金Ti6A14V锯齿状切屑的成形过程。首先通过切削力的比较验证了所建模型的可靠性，然后计算分析了切削厚度和刀具前角对锯齿状切屑形态的影响。计算结果表明，当切削厚度越小或刀具前角越大时，切

5、屑的锯齿越小，锯齿数越多，并趋于连续的带状切屑。而综合分析二者的影响得知，切屑形态对切削厚度的变化相对于刀具前角更加敏感。同时，我们还建立了理想切屑成形的几何模型，基于该模型并结合相关剪切理论推导出了锯齿状切屑的平均齿间距、平均齿高度与切屑厚度之间的理论关系式。关键词：高速切削；有限元模拟；切削速度；切削力；残余应力；锯齿状切屑；齿间距；齿高度浙江大学硕：l：学位论文AbstractMetalcuttingisatypicalcompleXmechanicalprocess，whichincludeshi曲Ilonlinea^tyandmennomechanicalcouplingpr

6、oblellls．Sincethegeneralmeoreticalrese邪chmaybeverydi衔cultatpresent，mefiniteelemellt(FE)simulationhasbeenwidelyusedinthestudyofmetalcutting．Thehi曲-SpeedmetalcuttingprocessofAISl4142steelisaIlalyzedbya2·Dorthogonalmodelwithmeconti彻ouschipconditioninABAQUS，inorderto11IlderStandthee虢ctsofcuttingspee

7、dontheth咖10mechaIlic砒responsesofworlqpiecemat甜als．111ereliabil时ofnllm嘶calsimulationisfirStlyValidatedbymeconlp耐sonofmesimulated础ingforceandeXp丽melltaldata．111eIlaseriesofFEsimulationshasbeellc删edouttor“ealthee行Iectsofmecutti