基于DEFORM的铝合金切削力仿真与试验

《基于DEFORM的铝合金切削力仿真与试验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、２０１６年第５０卷Ｎｏ．１８７基于ＤＥＦＯＲＭ的铝合金切削力仿真与试验周春雷常州工程职业技术学院摘要：基于ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ分析铝合金６０６１的切削过程，并将仿真结果与试验结果相比较，结果表明：仿真结果与试验结果之间的误差较小，仿真结果较为准确地预测实际切削加工过程中的切削力大小；切削过程中背吃刀量、进给量、切削速度均会引起切削力的变化，但影响程度不同，背吃刀量最大，切削速度最小；最大应力分布在第一变形区及刀尖周围，且应力沿着刀尖及工件两侧逐渐减小；最大温度在距切削刃有一定距离的切屑上。关键词：ＤＥＦＯＲＭ；切削仿真；应力；温度中图分类号：ＴＧ１１１．７；ＴＨ１６４文献标志码：ＡＲｅｓ

2、ｅａｒｃｈｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢａｓｅｄｏｎＤＥＦＯＲＭＺｈｏｕＣｈｕｎｌｅｉＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ６０６１ｂａｓｅｄｏｎＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔ

3、ｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆａｃｔｕａｌｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｄｅｐｔｈｏｆｃｕｔ，ｆｅｅｄｒａｔｅ，ｃｕｔｔｉｎｇｓｐｅｅｄａｌｌｗｉｌｌｃａｕｓｅａｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇ，Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｅｇｒｅｅｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｄｅｐｔｈｏｆｃｕｔｂｉｇｇｅｓｔ，ｃｕｔｔｉｎｇｓｐｅｅｄｍｉｎｉｍｕｍ；ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｚｏｎｅａｎｄｔｈｅｔｏ

4、ｏｌｔｉｐａｒｏｕｎｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｔｉｐａｎｄｓｉｄｅｓｏｆａｗｏｒｋｐｉｅｃｅ；ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｃｈｉｐｆｒｏｍｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｈａｓａｃｅｒｔａｉｎｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＥＦＯＲＭ；ｃｕｔｔｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ据，借助三维建模软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ完成刀具和工件!引言的建模，然后进入ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ软件Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ数值模拟在金属切削加工领域中的应用越来越［Ｃｕｔｔｉｎｇ］模块导入模型，其中刀具材料选择ＷＣ基［１］广泛。

5、６０６１高强铝合金由于质轻且具有较好的硬质合金，工件材料选择铝合金６０６１，材料属性如［２］力学性能而成为汽车减重技术的重要支撑材料。表１所示。对于铝合金切削的研究，直接进行切削试验花费较大。为了真实反映切削过程中各个参数对切削模型［３］的影响规律，并适当降低成本，本文基于ＤＥＦＯＲＭ软件，以铝合金６０６１车削过程为研究对象，主要研究了切削过程中主切削力的影响因素、工件应力分布及温度分布，进行切削试验并将试验数据（ａ）车削加工（ｂ）分析实例与仿真结果对比，以期获得一种较为快捷高效的切图１车削加工模拟示意图削力仿真预测方法，进而指导实际加工过程。由于高速切削过程中工件与刀具将产生较大的

6、切削变形并产生切削热，建立模型同时考虑了切削"建模及参数设置温度和应变速率对切削过程的影响，模型采用Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｃｏｏｋ本构方程对工件材料的流动应力进行建"#!建模［４］模，其表达式为为减小计算时间，选取车削过程中的一部分作δｍ为分析对象，并假设工件为平面，车削模拟示意图如ｎＴ－Ｔ０σ＝（Ａ＋Ｂε）(１＋Ｃｌｎδ)[１－(Ｔ－Ｔ)]（１）０１０图１所示。模拟分析结果的准确性很大程度上受刀式中，σ为工件材料的流动应力；ε为工件材料的塑具、工件几何形状的影响，为得到较为精确的分析数性应变；δ为工件材料的应变率；δ０为参考应变率３－１（一般取１０ｓ）；ｍ、ｎ为材料热软化系数和硬

7、化系收稿日期：２０１５年９月数；Ｔ、Ｔ０、Ｔ１分别为材料变形温度、室温和材料熔８８工具技术点，室温一般取２９８Ｋ。Ａ为材料屈服轻度，Ｂ为硬由图２可知，不同切削速度下，随着切削的进行主切［５］化模量，Ｃ为应变率敏感性系数，根据参考文献确削力迅速增加，刀具刚切入工件时，工件材料会产生定铝合金６０６１材料的Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｃｏｏｋ强度模型中的弹性变形，继而发生塑性变形，切削力迅速上升；当参数分别为：Ａ＝２０５．７８、Ｂ＝１３０．５９、Ｃ＝０．０１５、