铝合金铣削加工三维有限元模拟研究

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.06.019

现代制造工程 ›› 2017, Vol. 441 ›› Issue (6): 99-103.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.06.019

铝合金铣削加工三维有限元模拟研究

姚辉¹, 李国和², 李文珍¹

1 天津航天长征火箭制造有限公司,天津 300462;
2 天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津 300222

收稿日期:2016-07-04 出版日期:2017-06-18 发布日期:2017-09-26
作者简介:李国和,通讯作者,博士,副教授,主要研究方向为先进制造技术。 E-mail:lgh790723@163.com
基金资助:
天津市高等学校科技发展基金计划项目(KJY1306);天津市科技支撑计划重大项目(14ZCZDGX00002);天津职业技术师范大学优秀青年教师资助项目(RC14-11);天津高等学校创新团队培养计划项目(TD12-5043)

Study on the 3D finite element simulation of milling for aluminum alloy

Yao Hui¹, Li Guohe², Li Wenzhen ¹

1 Tianjin Long March Launch Vehicle Manufacturing Co.Ltd.,Tianjin 300462,China;
2 Tianjin Key Lab.of High Speed Cutting and Precision Machining,Tianjin 300222,China

Received:2016-07-04 Online:2017-06-18 Published:2017-09-26

摘要/Abstract

摘要： 随着计算机技术以及有限元技术的发展,有限元模拟已经成为切削加工研究的一种常用方法。采用大型通用有限元软件ABAQUS,针对7075-T7451航空铝合金,开展了铣削加工过程的三维有限元模拟研究。通过几何模型、材料模型等的建立以及边界条件、分离准则和摩擦条件的确定,模拟出了整个铣削加工变形过程,实现了切屑形态、应力和应变分布、温度分布以及切削力的有效预测。定量分析了质量放大和网格划分对切削力模拟结果的影响。研究结果有助于促进有限元模拟在切削过程中的应用,为进一步的铣削工艺参数优化奠定了基础。

关键词: 铣削加工, 三维有限元模拟, 铝合金

Abstract: The finite element simulation has been becoming one kind of common method used in the study of metal cutting.The ABAQUS was used to build the finite element model of milling for 7075-T7451 aerospace aluminum alloy.The geometry model,material law etc were built and the boundary conditions,separation criterion and friction conditions were determined.The whole process of milling was simulated and the prediction of chip shape,distribution of stress and strain,distribution of temperature and cutting force were achieved.The influences of mass scaling and mesh size on the prediction of cutting force were investigated quantitatively.These are the contribution for promoting the application of finite element simulation technology in metal cutting,and also is the foundation of milling parameters optimization.

Key words: milling, 3D finite element simulation, aluminum alloy

中图分类号:

TP391.1

姚辉, 李国和, 李文珍. 铝合金铣削加工三维有限元模拟研究[J]. 现代制造工程, 2017, 441(6): 99-103.

Yao Hui, Li Guohe, Li Wenzhen. Study on the 3D finite element simulation of milling for aluminum alloy[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2017, 441(6): 99-103.

参考文献

[1] DOMENICO U.Finite element simulation of conventional and high speed machining of Ti6Al4V alloy[J].Journal of materials processing technology,2008(196):79-87.
[2] UHLMANN E,SCHULENBURG MGVD,ZETTIER R.Finite Element Modeling and Cutting Simulation of Inconel 718[J].Annals of the CIRP,2007,56(1):61-64.
[3] ISSA M,LABERGRE C,SAANOUNI K,et al.Numerical prediction of thermomechanical field localization in orthogonal cutting[J].CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology,2012( 5):175-195.
[4] 陈涛,刘献礼,罗国涛.PCBN刀具硬态切削淬硬轴承钢的数值模拟与实验研究[J].系统仿真学报,2009,21(17):5586-5593.
[5] 鲁世红,何宁.TC4钛合金动态本构模型与高速切削有限元模拟[J].兵器材料科学与工程,2009,32(1):5-9.[6] TANG D W,WANG C Y,HU Y N.Finite-Element Simulation of Conventional and High-Speed Peripheral Milling of Hardened Mold Steel[J].Metallurgical and Materials Transactions A,2011,40(13):3245-3257.
[7] LIN Z C,LIN Y Y.An analysis of chip breaker tool effect on an oblique cutting process using a coupled thermo-elastic-plastic FEM[J].Int.J.Mater.Prod.Technol.,2001,16(8):669-692.
[8] FABIEN D,SIMON G,LIONEL F.3D Simulation of Adiabatic Shear Bands in High Speed Machining[J].AIP Conference Proceeding,2007,908(1):1137-1142.
[9] 陈明,袁人炜,凡孝勇,等.三维有限元分析在高速铣削温度研究中应用[J].机械工程学报,2002,38(7):76-79.
[10] 黄志刚,柯映林,王立涛,等.基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究[J].机械工程学报,2004,40(11):117-122.
[11] 董辉跃,柯映林,成群林.铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析[J].浙江大学学报(工学版),2006,40(5):29-32.
[12] 成群林,柯映林,董辉跃.航空铝合金高速铣削加工的有限元模拟[J].浙江大学学报(工学版),2006,40(1):113-117.
[13] 袁平.采用多刃铣刀的航空铝合金高速加工过程的数值模拟与实验研究[D].杭州:浙江大学,2008.
[14] 吴红兵.航空框类整体零件铣削加工过程的数值模拟与实验研究[D].杭州:浙江大学,2008.
[15] FILICE L,MICARI F,RIZZUTI S,et al.A critical analysis on the friction modelling in orthogonal machining[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture,2007,47(3-4):709-714.

铝合金铣削加工三维有限元模拟研究

Study on the 3D finite element simulation of milling for aluminum alloy

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 10

编辑推荐

Metrics

[1]	王珏，. 弱刚性薄壁件制孔工艺的对比研究[J]. 现代制造工程, 2022, 500(5): 94-99.
[2]	赵钰涣，龙芋宏，徐榕蔚，单晨，张振杰，蓝高强. 7075铝合金选区激光熔化研究现状[J]. 现代制造工程, 2021, 492(9): 146-151.
[3]	王品健，谢晖，王杭燕. 某乘用车前部悬架控制臂轻量化设计[J]. 现代制造工程, 2020, 479(8): 47-52.
[4]	贾颖莲，何世松. 异种材质自冲铆接接头成形质量研究[J]. 现代制造工程, 2020, 478(7): 66-71.
[5]	刘昊，赵军，宋世平，于浩. J-C本构模型参数对ZL109硅铝合金切削仿真的影响规律[J]. 现代制造工程, 2020, 475(4): 108-112.
[6]	王哲阳，王震虎，张松波，李皓，李落星. EW组合近似模型在概念铝车架断面轻量化设计中的应用[J]. 现代制造工程, 2020, 475(4): 126-134.
[7]	谢冬和. 快走丝线切割加工铝合金的工艺分析[J]. 现代制造工程, 2018, 455(8): 151-154.
[8]	张恒, 严由春, 姜文, 王树林. 磁控溅射镀膜技术在铝合金制品装饰镀中的应用[J]. 现代制造工程, 2018, 453(6): 86-90.
[9]	张长富,孙立力,郑丕显,梁若云,贠康. 高弹性合金材料的微细电解铣削加工技术研究[J]. 现代制造工程, 2018, 450(3): 99-103.
[10]	葛英飞, 李春广, 侯军明, 熊文亮, 刘畅. 6N01-T5铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削温度研究[J]. 现代制造工程, 2017, 439(4): 97-101.