不同速度下切削钛合金刀具上温度场应力场的数值模拟.pdf

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1、主题：难加Z材料加工技术Topics：MachiningTechnologyofDe一prOcessedMaterial不同速度下切削钛合金刀具上温度场应力场的数值模拟王明海3，王虎军刘中海①(①沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136；哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150090)摘要：简单介绍了一下有限元计算软件的建模过程。并对在不同切削速度下，硬质合金刀具切削钛合金的过程进行了模拟，得到了切削过程中刀具上应力场和温度场的分布状况。通过对模拟结果的分析与研究，得到了刀具最易出现的磨损区域，并通过与试验结果相对照，证明了有限元模拟方法的可行性，其模拟结

2、果可以为试验提供一定的指导。关键词：有限元法应力温度刀具磨损中图分类号：TG501TG712文献标识码：ANumericalSimulationOfStressandTemperatureFieldoftheTjtaniumToolunderDifferentCuttingSpeedWANGMinghaiWANGHujunmLIUZhonghai(①ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，CHN；②HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，CHN)Abstract

3、：Thispapersimplyintroducestheprocessofthefiniteelementsoftwaremodeling．Byusingthissoftware，theprocessofcementedcarbidetoolscuttingtitaniumunderdifferentspeedissimulated．Andtheparam—etersofcuttingforceandthetemperaturefield，stressfieldonthetoolsect．areachieved．Throughstud—yingo

4、nthesimulationresults，regionsoftoolwhicharelikelytobewornareobtained．Fromcomparingtheresultsofthestimulation，itprovesthatthemethodoffiniteelementsimulationisfeasible，andpro—videssomeguidanceforthetestsbythesimulationresults．Keywords：FEM；Stress；Temperature；ToolWear钛及钛合金具有密度小、强度

5、高、热强度好、耐腐着科学技术的发展，可以通过有限元方法将工件材料蚀性好、耐高温等一系列优点，被广泛应用于航空航天的属性表示成温度、应变和应变率的函数，还可以全面等领域，例如国外先进发动机上的钛用量通常保持在考虑各种切削加工参数之问的相互影响。利用有限元20％～35％的水平。但是钛合金又是一种典型的难技术对切削加工过程进行物理仿真，可以通过综合考加工材料，因为钛合金具有导热系数小、化学活动性虑刀具的几何角度、切削用量及材料性能等因素的影高、摩擦系数大、塑性低等缺点。在切削加工的过程响，得到切削区中的应力场、应变场、温度场、切削力等中，不仅易于与切削刀

6、具发生化学反应，使得刀具磨损参数而且还可以适时地修改相关参数，方便高效地得严重，造成切削温度升高，单位切削力变大，而且加工出切削的结果。通过对不同速度下切削过程中刀具应表面易生成硬脆变质层等缺点。刀具磨损不仅影响加力场温度场分布的研究，来确定刀具磨损原因。工表面质量，缩短刀具的寿命而且还增加了加工成1有限元计算模型的建立本。对于刀具磨损的研究大部分是基于经验或试1．1切削模型的建立以及边界条件的限制验的方法，但是这两种方法只能对刀具的磨损结金属的切削过程是一个非稳态的流动过程，是一果进行分析，对刀具的磨损过程不能完全的体现。随个非常复杂的非线性过程

7、。在建模的时候需要做以下一jIJ茎十}I主题：磋加工材料加工技术rics丽ch而面而酉几点假设：0，T<(1)由于材料本身存在缺陷，将被加f材料定义丁=为各向同性材料；j，，≥≥(‘2)(2)在模拟切削的过程中，将忽略由于温度变化1，T>To,引起的被加工材料的金卡日组织及其他的化学变化；式中：r，为"~O11Mises流动应力(非零屈服应力下的屈(3)在热传导方面，忽略热辐射作用，只考虑材料服应力)；B、C、n、rn、；。为材料参数，通过SHPB试验和刀具之间的粘着摩擦和滑动摩擦昕产生的热获得；为等效塑性应变；为无量纲应变率，=／量；(4)在本课

8、题中所建的模型远远大于切削过程。，其中为等效塑性应变率；T为无量纲温度，为材料的熔点和室温，为当前的温度。中的切削用量，而