7075-T651铝合金切削过程中力、热、切屑变化规律及仿真研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouqjj
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7075-T651铝合金具有非常良好的机械性能,在对材料机械性能有较高要求的行业中被广泛使用。本文建立7075-T651铝合金的数值模拟模型,借助有限元仿真软件ABAQUS,模拟不同切削参数下的切削过程。通过改变切削要素来观察和分析切削热、切削应力、应变等变化规律。通过设计实切实验,探究改变切削速度对切屑在宏观及微观上形态的影响,验证仿真实验方法的可行性。通过研究发现,7075-T651铝合金切削过程中切削热的大小会随着切削速度、切削深度、前角角度和后角角度的改变而发生变化。其中增大刀具的前角和后角都可以降低切削温度,但是增大刀具的前角对切削温度的影响比较大,而增大后角对切削温度的影响比较小。切削速度、切削深度与切削热关系成正比例,并且前者对切削热的影响更为明显。在计算切削功率时,切削力是首先要考虑的因素,并且切削力在机械加工研究中一直是被重点关注的因素,直接影响整个加工结果。在对切削力的研究中发现,切削力随着改变刀具的前角、后角、切削速度和切削深度等产生比较明显的变化。通过研究这些变化可以更好地在实际操作中控制切削力的大小,有效避免因切削力过小而使加工精度达不到预期要求或者因为切削力过大导致刃崩等情况。对7075-T651铝合金,刀具的前角应选用正值,最好在5°左右;后角需要根据具体情况来设定,切削速度不能过大也不能过小应该控制在临界点附近。在对应力的研究中发现,改变切削参数和刀具参数都可以在一定程度上影响切削应力,但是影响的程度各不相同;在对应变的研究中发现,通过改变切削速度、切削深度、刀具前角和刀具后角来分析应变的变化。发现虽然7075-T651铝合金切削过程中的应变受到很多因素的影响,但是切削速度和切削深度对应变起到了非常重要的影响。为验证仿真结果,本文设计了切削实验,分别从宏观和微观上观察不同转速下切屑形态的变化,发现随着转速的增大,切屑由连续状变为碎屑状,说明随着转速的增加,铝合金内部结构发生滑移,产生塑-脆转变,与仿真结果一致。该研究最终为指导与优化7075铝合金切削加工提供理论和实验基础。
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