航空铝合金7075-T7451薄壁件铣削加工模拟及变形预测

在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS6.8对航空铝合金7075-T7451材料进行了铣削仿真模拟,获得了切削力、工件变形情况、上层材料对下层材料切削力的影响、切屑形状与大小等规律。其次,针对航空铝合金7075-T7451材料铣削过程进行了切削试验,结果表明所提出的切削力有限元模型具有可行性,可以有效地预测薄壁件的铣削加工变形。     

高速切削加工航空铝合金7050-T7451剪切角模型研究

基于对传统的剪切角模型的分析，借助快速落刀试验及直角切削力试验，获得了航空铝合金7050T7451在切削加工中的剪切角以及前刀面的平均摩擦因数。应用高温霍普金森压杆（SHPB）动态压缩试验，构建铝合金7050-T7451的应力、应变及温度的本构方程，为有限元Deform模拟提供合理的材料模型以准确模拟切削加工过程。对模拟加工过程、传统Merchant剪切角模型以及快速落刀试验分别得到的剪切角进行了比较，基于结果误差对传统剪切角模型进行修正，建立了更适用于高速切削加工航空铝合金7050-T7451的剪切角模型。     

高速铣削航空铝合金7050-T7451时刀具的磨损破损

分析涂层硬质合金刀具高速铣削航空铝合金7050-T7451时的磨损、破损形态,通过正交试验研究了高速铣削航空铝合金的铣削力及其变化规律,提出模拟高速铣削刀具裂纹萌生的脉冲激光热冲击试验方法,研究铣削力和热应力在刀具磨损、破损过程中的不同作用.试验和理论分析证明:高速铣削航空铝合金7050-T7451时,热应力使刀具萌生裂纹,裂纹在热应力和机械应力综合作用下扩展.研究刀具失效机理,证明:高速铣削航空铝合金时,粘结磨损和扩散磨损是主要磨损机理.提出通过提高切削系统稳定性和优化切削参数,可以有效降低机械应力对刀具的冲击作用,并在生产现场收到良好的效果.     

铝合金高速铣削机理三维仿真建模与分析

为了研究铝合金7050-T7451高速铣削机理,建立了能反应实际铣削状态的斜角切削有限元模型.该模型采用双刃螺旋立铣刀进行模拟,模拟过程考虑刀具的进给运动和旋转运动,工件材料模型通过高温拉伸实验与高速压缩实验得到,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和粘结摩擦区的修正库仑定律,切削温度模型等效为窄带热源.采用建立的有限元仿真模型模拟了铣削过程中的切屑成形状态,分析了应力、应变和温度分布情况以及铣削力值.研究结果表明,铝合金高速铣削加工形成连续带状切屑,最大应力发生在第一变形区,切屑形成时应变最大,最高温度出现在刀、屑接触部位,模拟得到的铣削力可以接受.     

高速铣削7050-T7451铝合金时影响铣削力的因素

高速铣削是航空材料加工制造中的关键技术之一.文中以7050-T7451航空铝合金为试验对象,通过高速铣削试验,主要研究该铝合金材料铣削力与铣削速度v、铣削深度aq、铣削宽度ae和每齿进给量fz四因素的变化规律,对实际生产具有重要的指导意义.     

7050-T7451铝合金三维微铣削建模仿真

针对航空铝合金7050-T7451的微细铣削加工,运用ABAQUS通用有限元软件,建立了能够反映实际铣削状态的三维微铣削模型。借助该模型模拟了微铣削时切屑的形成过程,并分析了切削过程中流动应力、等效塑形应变及切削力的变化规律。     

铝合金铣削加工三维有限元模拟研究

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。     

7050-T7451铝合金薄壁件铣削仿真建模及试验分析

针对铝合金7050-T7451薄壁零件,建立铝合金薄壁件铣削动力学模型,并进一步通过ABAQUS软件进行有限元分析,获得铝合金薄壁件铣削加工中铣削应力和应变的分布规律;通过铣削加工试验,获取铣削力数值并与仿真铣削力进行对比,验证模型的准确性。     

残余应力重分布引起的结构件铣削变形研究

航空铝合金结构件毛坯在成形过程中产生很大的残余应力,使得其在后续机械加工过程中极易发生翘曲变形,这已经成为国防武器快速开发和高效加工的瓶颈.采用有限元数值模拟技术,建立了航空铝合金板材残余应力释放引起加工变形的力学模型,分析了在7050T7451铝合金板材材料去除过程中残余应力释放引起的加工变形规律,并针对7050T7451隔框零件进行铣削加工变形实验研究,并与有限元模拟结果进行比较,验证了数值模拟结果具有较高的精确度.     

航空铝合金7075-T7451三维铣削过程有限元仿真

采用有限元分析软件AdvantEdge建立反映金属切削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了航空铝合金7075-T7451铣削加工过程,获得了两个铣削周期内的铣削力变化曲线,并预测了工件及刀具上的温度分布;模拟了铣削过程中切屑的形成,获得了与实际切屑相似的切屑形状。通过铣削力实验获得了相同铣削条件下的铣削力值,与模拟铣削力值比较,发现两者具有较好的一致性,从而证明了有限元模型的正确性。     

基于铣削均匀性的切削参数优化

分析了高速铣削加工切屑形成过程中刀具—工件的接触行为,提出了考虑轴向切削深度和径向切削深度的铣削均匀性模型。在此基础上,以恒定的金属去除率为约束条件、铣削均匀性系数为优化目标,建立了切削参数的优化模型。通过对航空铝合金进行高速铣削试验,验证了铣削均匀性理论及优化模型的合理性。结果表明,对于航空铝合金的高速铣削加工,采用大径向切深—小轴向切深有利于提高铣削均匀性,减小切削力。     

铝合金7050-T7451直角切削表面的残余应力研究

采用单因素直角切削试验,对硬质合金刀具切削铝合金7050-T7451加工过程中形成的已加工表面残余应力进行了研究。使用X射线衍射应力测试技术对残余应力进行测量,得到了不同切削参数对应的残余应力值。通过考虑刃口半径的存在,阐述了已加工表面残余拉应力和压应力的产生机理,同时分析了切削速度、切削深度等参数对残余应力值的影响规律。     

高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,以7050-T7451铝合金材料为试验对象,运用正交试验方法分析研究了铣削该铝合金材料时,切削速度、切削深度、切削宽度和每齿进给量4个因素对表面粗糙度的影响规律,并通过多元非线性回归分析得出表面粗糙度的经验公式.研究结果表明:加工表面呈交叉织网状形貌,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小,切宽对铝合金表面粗糙度的影响不明显.铣削参数对表面粗糙度的影响显著性依次为:每齿进给量fz切削速度v轴向切削深度ap径向切削宽度ae.     

7075航空铝合金铣削力模型试验

利用7075-T651铝合金材料为试验对象,采用四因素四水平的回归正交方法,分析研究加工铝合金材料时的铣削速度、铣削深度、铣削宽度和每齿进给量对铣削力的影响规律;并通过MATLAB编程回归分析得到铣削力的经验公式。研究结果表明,建立的7075铝合金铣削力模型真实可靠,对铣削过程中影响最大的是铣削深度,其次是铣削宽度,进给量的影响较小;铣削力随着速度的增大而降低。模型可为航空铝合金铣削加工的变形提供可靠的边界条件。     

Morphology evolution and micro-mechanism of chip formation during high-speed machining

In this paper, the morphology and micro-mechanism of chip formation during high-speed machining aluminum alloy 7050-T7451 is investigated based on the combination of dislocation theory and plastic deformation theory. Experiments of quick stop stoppage for turning and special method (Buda) for milling process were carried out in order to obtain shear angle in different cutting speeds. The results show that effective flow stress and temperature in front edge zone is higher and more concentrated than that in other deformation zones. The shear front-lamellar structure was observed and analyzed in the front edge zone which influences the chip formation directly. The influence of cutting speed on chip formation was analyzed by simulation and experiments. Cutting speed is an important factor affecting the morphology evolution and chip formation. When the cutting speed is below 1500 m/min, the concentration of shear stress and the shear front-lamella structure of cutting deformation are more remarkable and easier for forming continuous ribbon chips. With the cutting speed increase, the ribbon chip transforms into serrated chip when a critical cutting speed (2500 m/min) is reached. Finally, microscopic mechanism of chip formation has been revealed and critical condition of the shear front—the layer structure formation—has been determined.     

模拟海洋环境下航空铝合金铣削表面的耐腐蚀性研究

通过铣削实验,研究航空铝合金7050 - T7451铣削加工切削速度和每齿进给量等参数对表面粗糙度的影响规律,优化切削加工参数以获得较低的粗糙度.模拟海洋环境对铣削加工后工件进行耐腐蚀实验,用腐蚀损伤的平均深度和腐蚀损伤度两个参数表征腐蚀损伤程度.初步研究结果发现,在残余应力相差不大的情况下,表面越粗糙工件的耐腐蚀性越...     

T/ R 组件封装用铝硅合金高速铣削试验研究

为解决T/ R 组件封装用铝硅合金材料普通铣削加工过程中效率较低、加工成本较高的问题,文中采用三刃硬质合金端面铣刀对某T/ R 组件封装用铝硅合金CE11 进行了高速铣削试验,探索了其在高速铣削过程中,切削量、主轴转速、背吃刀量等对切削力、切削温度的影响,分析了常用切削参数下切削力及切削温度的变化趋势及原因。通过试验得到了CE11 较为合理的高速铣削参数,对提高切削效率及加工质量有一定的指导意义。     

铝合金2024-T4铣削温度的有限元仿真研究

基于有限元分析软件AdvantEdge建立反映金属切削温度的有限元模型,模拟研究铝合金2024-T4铣削加工过程中工件和刀具上的温度分布规律,以及铣削温度随着铣削速度和时间的变化趋势,为深入研究加工机理提供有益的参考数据。     

基于多应力耦合的航空框类零件加工变形仿真分析及其控制技术

针对航空铝合金7050-T7451材料框类零件数控加工变形问题,采用三维有限元方法分析了耦合应力对加工变形的影响机理。首先,利用单元生死技术、动态载荷步分别模拟铣削加工过程中材料去除和走刀过程,分析了初始残余应力、装夹应力和铣削机械应力耦合状态下走刀路径对加工变形大小及其分布状况的影响规律。其次,以不同的装夹方案为边界条件,分析了耦合应力对加工变形的影响规律,可为航空结构件加工的尺寸稳定性提供理论指导和工艺策略。