微切削预测模型及模拟仿真地研究

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1、中北大学学位论文图书分类号__________________________________密级_____非密________注1UDC_______________________________________________________________硕士学位论文微切削预测模型及模拟仿真研究肖虎指导教师（姓名、职称）武文革（教授）申请学位级别工学硕士专业名称机械制造及其自动化论文提交日期年月日论文答辩日期年月日学位授予日期年月日论文评阅人__________________________

2、_________________________________答辩委员会主席_______________________2012年6月1日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类II中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：I中北大学学位

3、论文关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：II中北大学学位论文微切削预测模型及模拟仿真研究摘要微切削技术是一种面向微机电产品零件的机械加工方式，具有加工材料范围

4、广，成本低，加工精度高等特点。由于工件尺寸微小，从强度、刚度上来说都不允许采用较大的背吃刀量和进给量。传统经典切削理论所阐述的切削要素对切削加工的影响已不适用于微切削。本文以微切削过程中切屑形成的机理、切削力变化规律及其影响因素、微切削模拟仿真等为基本研究内容，重点在以下几个方面进行了研究。1)研究了微切削加工时的切削力的来源，一是切屑和工件内部的弹性变形及塑性变形所引起的剪切流动应力和拉伸流动应力；二是刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与工件已加工表面之间的摩擦阻力和犁耕力。利用应变梯度塑性理论，建立了基

5、于剪切流动应力、拉伸流动应力和前刀面的摩擦力三部分的微切削力理论公式预测模型。2)以AdvantedgeFEM切削仿真分析软件为工具，设计了正交微切削实验方案，进行45钢材料的微切削有限元仿真，研究了切削用量对切削力、切削温度、应力、应变的影响变化规律。研究结果表明：正交微切削中主切削力基本是大于进给力的；切削速度对切削力的影响不显著；在同样的背吃刀量下，进给量越大其切削力的增长率越小；进给量愈大梯度应变效应愈小；3)在相同条件下，利用现有文献中实际微切削的数据，进行了微切削力理论公式预测值与实际切削

6、力的对比研究。结合有限元仿真的结果，分析了切削速度、梯度应变、刀尖圆弧刃半径对切削力的影响。研究结果还表明：微切削时，速度增大，前角增大，剪切角随之增大。4)利用有限元分析软件ABAQUS和AdvantedgeFEM，建立了微切削仿真模型，进行微切削切削区域温升转移的分析，研究表明，工件温升最高区域由第二变形区转移到第一变形区；刀具的温升最高区域也从先前距离刀尖一定距离的位置转移到刀尖；切削三要素对切削温度和切削力的影响确实有别于传统切削。关键词：微切削，应变梯度，切削刃圆弧半径，第一变形区I中北大学

7、学位论文PredictionofMicro-cuttingandtheStudyBasedonSimulationAbstractMicro-cuttingtechnologybelongtoMEMSpartsmachining,withawiderangeofprocessingmaterials,lowcost,highprecisionmachining.Thesmallsize,thestrengthandthestiffnessoftheworkpieceisnotallowedtouset

8、hebigbackofcutandfeedrate.Classiccuttingtheoryexpoundedbythecuttingelementsoncuttingdoesnotapplytomicro-cutting.Tomicro-cuttingprocessinthemechanismofchipformation,cuttingforcevariationanditsimpactfactorsforbasicresearch,focusing