陈卫林 杨 东 吴 敏 马浩骞

1.国营芜湖机械厂 安徽芜湖 241007 2.安徽天航机电有限公司 安徽芜湖 241060 3.安徽大学 电气工程与自动化学院 合肥 230601

1 研究背景

航空航天和国防工业等领域中,使用铝合金不仅能够满足重要构件轻量化的设计需求,而且可以保证零件具有高可靠性和长寿命的服役性能[1]。铝合金切削加工表面质量的优化与控制是保障零件功能和使用寿命的关键。当然,铝合金材料因自身的物理和力学性能,在加工过程中容易导致刀具让刀、变形、振动等问题,切削加工精度,特别是形位精度很难保证[2]。对铝合金切削加工进行研究,分析切削工艺参数对切削力、切削热的影响规律,对实现铝合金材料的高效、高质量切削具有重要理论和实践意义。

采用有限元方法对切削过程进行数值仿真,是解决零件加工工艺问题和保证零件加工精度的有效手段[3-4]。笔者基于ABAQUS有限元软件,对7050-T7451铝合金切削过程进行仿真,采用正交试验设计方法和极差分析方法,研究刀具前角、切削深度、切削速度对切削力和切削温度的影响规律,为铝合金切削工艺参数的优选和生产过程的控制提供技术参考。

2 切削仿真模型

2.1 几何模型

切削加工中,切削宽度与进给量相比较大时,材料去除过程可简化为平面应变问题。切削几何模型如图1所示。切削几何模型中,工件预定义为切屑层、连接层、材料基体三部分。除刀具后角ξ取值为常数外,刀具前角γ、切屑层厚度均为变量。……