铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程研究.pdfVIP

机械设计与制造 第 4期 18 Machinery Design Manufacture 2014年 4月 铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程研究 吴 勃，王 匀，王 霄，蔡 兰 (江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013) 摘 要：金属切削过程涉及复杂的非线性问题，基于材料变形的弹塑性理论，建立了铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过 程的三维数值模型，分析了切削区的应力分布、温度分布和切削力规律。结果显示工件上的等效应力主要分布于刀刃附 近，最大等效应力则分布于第 1变形区；最高温度分布于第 Ⅱ变形区中，切屑与刀具摩擦区离刀刃一定距离部位；切削力 随切削深度的增大而线性增大。数值分析结果与试验结果一致性很好，表明金属切削过程数值分析方法在研究切削理论 与材料切削工艺性能等方面意义重大。 关键词：金属切削；正交切削；有限元法；数值分析 中图分类号：TH16；TG506 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2014)04—0018—03 nvestigationintotheOrthogonalCuttingProcessofAs-CastHighAluminum Bronze WU Bo，W ANGYun，WANG Xiao，CAII_an (SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，JiangsuZhenjiang212013，China) Abstract：Metedcuttinginvolvesthecomplexnonlinearproblems．Adoptedthetheoryofelastic-plasticdeformation，the three—dimensionorthogonalcuttingfiniteelementmodelof 珊一casthighaluminum bronzeisestablished．Thestress dsitribution，temperatraedistributionandcuttingforceraesimulatedandnaalyzed．Bycomparingtheresultsofthesimulation andtheexperiment，goodconsistencyisachievedwhichprovesthatthefiniteelementmodelofmetalcuttingprocesshasa veryimportna tapplicationvalueinthestudiesonmetal cuttingtheorynadmaterial cuttingcpaba ility． KeyW ords：MetalCutting；OrthogonalCutting；FiniteElementM ethod；Simulation 1引言 行，即正交切削，采用三维有限元模型进行模拟。刀具选取切削部 位作研究对象；工件选取靠近切削层部位材料，在切削宽度方向 金属切削过程是一个很复杂的非线性变形过程，它不但涉 上的工件厚度超过切削深度的5倍，在切削深度方向上的工件厚 及到弹性力学、塑性力学 、断裂力学，还有热力学、摩擦学等。传统 度超过切削深度 10倍，在切削速度方向上的工件厚度超过切削 的研究方法主要是借助试验研究，物理过程测试困难，要想获得 深度20倍，以承担材料的应力、应变和温度梯度等。 较多的试验数据，需要进行大量的试验，花费非常高的成本。然