SiCp∕Al材料铣磨加工有限元仿真分析.pdf

《SiCp∕Al材料铣磨加工有限元仿真分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、信息化技术2015年6月第3期信息化技术SiCp/Al材料铣磨加工有限元仿真分析陈风帆王炜刘晓（上海航天设备制造总厂，上海200245）摘要：针对SiCp/Al复合材料的特性，建立了二维铣磨加工有限元模型，研究了其在铣磨过程中，应力与温度的分布情况及铣磨力的变化规律。研究结果表明：加工过程中，Al基体与SiC颗粒分界面附近的应力值远高于其他部位，最先发生剪切破损；Al基体的加工温度扩散的也更为迅速；随着切削速度的上升，铣磨力均呈下降趋势；随着进给速度与径向切深的增加，铣磨力均呈上升趋势。关键词：SiCp/Al；铣磨；有限元分析FiniteE

2、lementAnalysisandSimulationofSiCp/AlCompositesinMill-grindingChenFengfanWangWeiLiuXiao(ShanghaiAerospaceEquipmentsManufacture,Shanghai200245)Abstract：Atwo-dimensionalfiniteelementmodelofmill-grindingwasestablishedaccordingtothecharacteristicsofSiCp/Alcomposites.Thedistribu

3、tionofstressandtemperatureandthechangelawofforcewerestudiedduringthemill-grinding.TheresultsindicatethatstressneartheseparatrixofAlandSiCparticleissignificantlyhigherthanthatofotherpositions,whereshearfailureoccursfirst;processingtemperatureofAlmatrixdiffusesfasterthanSiCp

4、article;mill-grindingforcedeclineswiththecuttingspeedincreasing,whileincreaseswiththefeedspeedandradialcuttingdepthincreasing.Keywords：SiCp/Al；mill-grinding；finiteelementanalysis1引言的材料去除方式加工零件。该方法不仅具有磨削多刃切削的特点，还具备有与铣削相似的进给运动特点，SiCp/Al复合材料由于其密度小、刚度强、线性膨既可以通过铣磨工具的端面加工工件平面，也可

5、以通胀系数低等特性，在空间飞行器及各类武器装备中具过侧面加工型腔侧壁等，采用不同形状和大小的工具[1，2]有广阔的应用前景。但由于SiCp/Al复合材料中有实现对SiCp/Al复合材料复杂型腔的精密加工。硬度高、脆性大的SiC颗粒增强相存在，使其在传统通过对SiCp/Al复合材料的材料特性的分析，建的切削加工中存在加工效率低下、刀具磨损严重、加立二维铣磨加工有限元模型，进行仿真模拟与分析。工表面完整性差、难以完成复杂型腔加工等问题，从研究在铣磨过程中，工件应力场和温度场的分布情况[3]而限制了其应用。因此，如何提高加工效率，并获与切削参数（

6、切削速度、进给速度、切削深度）等因得良好的尺寸精度和表面质量，满足型号产品的质量素对于铣磨力的影响状况。要求，成为SiCp/Al复合材料面临的一个重要课题。铣磨加工方法是以铣削的相对运动方式和磨削2铣磨加工的数学模型作者简介：陈风帆（1991-），硕士，航空宇航科学与技术专业；研究方向：航天制造技术。收稿日期：2015-05-0544信息化技术航天制造技术在铣磨加工过程中，单颗磨粒的切入深度远小于2.1屈服准则切削宽度，所以可将切削仿真模型简化为二维切削模判断Al基体发生屈服的依据第四强度理论（畸型，为了便于计算，将磨粒简化为边长约为16μ

7、m的变能密度理论）：六边形，SiCp/Al复合材料为80μm×30μm的矩形，其中分布两块不规则的六边形SiC颗粒，其最大对角1222(σσ12−+−+−≤)(σσ23)(σσ31)[σ]（1）线长度约为35μm，颗粒面积约占复合材料总面积的240%，仿真模型如图1所示。其中，Al基体的屈服应力[]σ为176.45MPa。2.2铣磨力由铣磨的工艺参数与铣磨力的作用关系，可以得到SiCp/Al复合材料铣磨力的数学模型。其中，法向铣磨力为：图1单颗磨粒切削仿真模型4vwFKF=()γε++an1nf2pπdv3.2材料属性s针对铝基体弹

8、塑变形的特性，使用Johnson-Cookα11+−ααδpKβv模型[5]模拟其在载荷作用下的变形，表示为：nw()caD221p1+αvplmsp