切削中残余应力释放对工件加工变形的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com煤矿机械V01．28No．2第28卷第2期Feb．20072OO7年2月CoalMineMachinel切削中残余应力释放对工件加工变形的影响*刘胜永。万晓航。董兆伟(1．河北师范大学，石家庄050031；2．河北工业职业技术学院，石家庄050091)摘要：为了研究加工过程中毛坯初始残余应力的释放对加工变形的影响，在弹塑性理论的基础上，建立了三维铣削仿真加工变形场的有限元分析模型，利用位移约束转换和“单元生死”技术仿真了加工过程中工件装夹和材料的去除。通

2、过仿真数据与实验数据相比较，结果表明：工件毛坯残余应力在铣削加工过程中对称释放有利于减小工件加工后变形。关键词：残余应力；加工变形；加工仿真；有限元中图分类号：TH123文献标志码：A文章编号：1003—0794【2007)02—0105-03MachiningDefornmtionResultedbyResidualStressReleasinginCuttingLIUSheng—y0n，WANXiao—hand，DONGzlla0一wei(1．HebeiNormalUniversity。Shiji

3、azhuang050031_China；2．VocationalandIndustryTechnologyInstituteofHebei，Shijiazhuang050091。China)Akstract：InordertostudytIlereleasingofresidualstresshowafectsmachiningdeformation．tIle3一DmillingFEManalysismodeliSestablishedbasedtIleplastic—elasticmethod．wh

4、ichusestheelementbirthanddeathtechniqueandtIlemovementrestrictiontosimulatetIlematerialremovalprocessandtIlepartfixture．ComparedthesimulationdataandtIleexperimentationdata．itiscanbedrawntIlattheresidualstressremainingintIleroughcastreleasedsymmetrically

5、reducesthemachiningdeformationintIlemilingprocess．Keywords：residualstress；machiningdeformation；machiningsimulation；finiteelementmethod0引言物体在外力的作用下，发生了弹塑性变形，当外力消失后，弹性变形部分恢复受到塑性变形部分的阻碍而产生了残余应力，残余应力是存在于物体内部且保持平衡的力。工件毛坯内部残余应力的分布及大小对工件的加工变形有很大的影响，是引起工件加工后变形的

6、主要原因之一。随着制造技术的不断进步，精度高、结构复杂的结构件需求越来越多，为了从根本上提高工件的加工精度，有必要对工件的加工变形进行定量的计算，准确预测毛坯内部的残余应力释放对工件加工变形的影响。近年来随着计算机硬件和有限元理论的逐步完](d￡_de号(d+aR㈣善，为研究三维切削加工仿真，预测工件加工变形打下了基础。{}1弹塑性变形力学模型⋯金属切削过程中，材料在外力作用下发生了弹卜+{赫DI{}塑性变形。根据Prandtl—Reuss增量理论，整体增量应变de：d￡e+d￡+d￡s。=丢+{IT

7、{Sl式中d￡——弹性应变增量；式中[]——弹塑性矩阵；*河北省科技厅科研资助项目(05212105D)；河北省教育厅[D]_弹性矩阵；科研资助项目(20O2240)——等效应力；一105一维普资讯http://www.cqvip.comVo1．28№．2切削中残余应力释放对工件加工变形的影响——刘胜永，等第28卷第2期R——屈服面大小；金预拉伸板材沿深度方向上的残余应力分布情况图——等效应变；(略)，材料的弹性模量为73GPa，泊松比为0．35，材卜等效应变率；料密度为2780krn3。根据工件有限

8、元模型厚度方塑性势函数；向上的分层数，把图中残余应力曲线离散化，求得各．——主应力；层轧制方向和宽度方向的应力值，按照“力平——应力偏量；衡、力矩平衡”的原则，在模型的有限元网格上施加——应变硬化率。初始残余应力。2．2位移边界条件及材料去除模拟2有限元模型建立在实际加工中，先把工件毛坯沿厚度方向上铣切削加工是工件材料被切除的过程，切削层中削开，再铣削工件开口方向的上表面并铣槽，最后铣的残余应力被逐渐释放，毛坯原始残余应力的平衡削工件底部，完成工件的加工