复合排齿圈车削模型的有限元仿真.pdf

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．13．038复合排齿圈车削模型的有限元仿真陈珊珊，周勇(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：基于Deform3D软件平台，针对薄壁件复合排大齿圈建立三维有限元模型，并模拟了不同工艺参数下的车削加工过程，得到了切削过程中的切削力分布场和温度场。通过分析不同切削参数下切削力和切削热的变化规律，得出切削深度和进给量对切削

2、力影响较大，而切削速度对切削热的影响大于切削深度和进给量。该研究结果为进一步优化工艺参数和加工变形控制提供了依据。关键词：薄壁件；齿圈；切削模型；切削参数中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)13—151—3FiniteElementSimulationforTurningProcessofCompositeGearRingCHENShanshan．ZHOUYong(SchoolofMechanical&VehicleEngineering，BeijingInstituteofT

3、echnology，Beijing100081，China)Abstract：BasedonDeform3Dsoftwareplatform，athree—dimensional(3-D)finiteelementmodel(FEM)byaimingatthethin—walledcompositerowoflargegearringwasestablished，andthentheturningprocessunderdifferentcuttingparameterswassimulated，thecutting

4、forcedistributionandtemperaturefieldsinthecuttingprocesswerederived．Byanalyzingthechangeruleofcuttingforceandcuttingheatindifferentcuttingparameters，itwasgottenthatthecuttingdepthandfeedaffectedmuchtothecuttingforce，whiletheinfluenceofcuttingspeedoncuttingheatw

5、asgreaterthanthatofcuttingdepthandfeed．Theresearchresulthaslaidthefoundationforfurtheroptimizationofcuttingparametersandmachiningdeformationcontro1．Keywords：Thin—walledworkpiece；Gearring；Cuttingmodel；Cuttingparameter薄壁回转体零件具有结构紧凑，质量相对较轻的工件材料的本构模型要求能准确描述切削过程中特点，

6、在航空航天、精密仪器、汽车等行业得到广泛应力与应变、应变速率、温度等关系。齿圈材料为应用⋯。坦克传动系统中齿圈属于此类零件，因其工40CrNiMoA，采用的数值模型如下：作载荷大，采用高强度材料，加工中易产生变形，工=(；，；，T)(1)艺参数对零件加工质量具有重要影响。文中以复合排式中：为流动应力；；为等效应力；为等效应变，大齿圈为研究对象，建立了齿圈切削模型，利用De—为温度。在仿真软件材料库中材料数据与齿圈实际form3D软件，仿真分析了不同切削参数下切削力和材料相匹配，固流材料动应力曲线、弹性模量、泊松切削热

7、对齿圈加工精度的影响，为齿圈工艺设计提供比、热传导和热容量等参数可直接从库中提取。参考。1．3磨损模型1齿圈有限元模型齿圈仿真分析采用Usui模型，其适用于连续的1．1齿圈结构金属切削加工分析。该模型如下所示：复合排大齿圈是装甲车上典型的薄壁回转类零件，其毛坯外圆尺寸400mnl×320mmx80mm，结=fapve-b／rd(2)构如图1所示，其毛坯如图2所示。式中：W为磨损深度；P为接触压力；为滑移速度；为接触面温度；dt为时间增量；a、b为常数。1．4齿圈仿真模型为便于计算，取齿圈外圆上的1／24(即15。)进

8、行建模，弹塑性体。刀具采用刀具库中的DNMA432，刀具材料为WC，刚形体(rigid)，刀架为夹具中的图1零件三维图图2复合排齿圈毛坯DDJNL，齿圈仿真模型如图3所示。1．2工件材料模型收稿日期：2013—05—31作者简介：陈珊珊(1989一)，女，硕士研究生，研究方向为机械设计及理论。E—mail：chen33de@gmail．com。