基于有限元仿真的镗孔刀片优化设计及其性能评估
2021-11-08徐锦泱周金强
上海航天 2021年5期
关键词:有限元
李 超,徐锦泱,陈 明,文 亮,周金强,任 斐
(1.上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200240;2.上海交大智邦科技有限公司,上海 201600;3.上海航天设备制造总厂有限公司,上海 200245)
0 引言
镗孔作为结构件加工中重要的一环,其精度决定了装配精度、密封性能、能量转换效率、振动噪声等机械整体表现。目前国内精密镗削刀具主要被MAPAL 等国外公司垄断,而国产镗削刀具仍缺少理论设计与规模化仿真验证手段,导致切削性能与使用寿命不易预估,不利于零部件的批量稳定加工,进而影响了国产精密镗刀的推广与应用。
有限元仿真手段能够实现对切削过程中的切削力与切削温度等数据的实时获取分析,从而对所设计的刀片进行有效性能评价,降低了传统切削实验中的材料成本、检测成本及时间成本[1-3],另外,运用软件仿真分析方法可以实现被加工件残余应力与变形量的分析。目前国内外众多学者运用有限元建模手段对镗削[4]、车削及钻削[5]等加工工艺过程,以及刀具磨损过程[6-7]进行了仿真分析。MOETAKEF-IMANI 等[8]应 用Matlab 软件对不同刀片结构的镗刀切削过程进行了动力学分析,预测了镗削过程中的刀具振动,建立了特定情况下镗刀几何结构与切削振动的关系,该结果对提高刀具寿命和工件表面质量具有重要意义。随着切削仿真技术的发展,对过程参数的数学建模分析由于其固有的建模速度慢、分析过程不直观等缺陷,正逐渐被成熟的二维与三维图形化仿真软件所取代。……
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