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采用铝硅合金ADC12制造的发动机缸体、缸盖具有重量轻、油耗少以及较好的导热性、抗磁性、抗饰性和机械加工性等优点。由于国内对铝硅合金ADC12的高速切削仿真及工艺技术研究欠缺,导致在实际生产中出现切削参数欠优化、机床利用率低、主轴转速偏低等一系列问题。本文针对某汽车发动机缸体、缸盖材料力学性能研究较少、切削参数及装夹方式欠优化等问题进行分析研究,为缸体、缸盖的加工提供理论和实验基础。主要研究内容如下: 针对铝硅合金ADC12进行了静态拉伸、压缩和动态拉伸、压缩实验研究,得出该材料在不同温度下和不同应变率下的应力、应变关系曲线,通过对他们进行综合分析,拟合出该材料的本构模型——Johnson-Cook本构模型参数,然后在有限元软件中对该合金材料进行准静态单向压缩仿真分析,得出其应力应变关系与实验值基本吻合,验证了其本构模型参数的有效性。 基于有限元软件ABAQUS建立了二维正交切削模型,采用更新的Lagrange模拟方法和热-力耦合有限元模型,使用已拟合出的Johnson-Cook本构关系模型以及合理的摩擦模型、切屑分离准则和有限元建模方法,对该材料在高速切削条件下的切削力、切削温度及切屑形状进行了有限元模拟分析,并分析讨论了切削参数对它们的影响规律,据此选出较优的切削参数。 通过高速铣削实验,对有限元仿真结果中的切削力和切屑形状进行了实验验证。当切削速度小于30m/s时,切削力随切削速度的增大而增大,切削速度增大到30m/s而继续增大时,切削力反而在逐渐减小;其切屑形状一直呈现带状。验证了实验结果与有限元仿真结果可以较好的吻合。 针对汽油机缸体、缸盖进行了基于夹具装夹方式的铣削实验,将缸体、缸盖通过不同的装夹方式(不同夹紧点和不同夹紧力)进行装夹,对缸体顶面和缸盖底面进行铣削,用百分表测其加工平面的平面度,经过对比分析得出了针对缸体、缸盖的最优的装夹方式。