基于ABAQUS的空壓機(jī)曲軸帶狀切屑有限元仿真分析

戴張祥 鄭吉明 查長(zhǎng)禮 江貴生

摘 要：利用ABAQUS有限元仿真軟件對(duì)空壓機(jī)曲軸帶狀切屑進(jìn)行研究，并對(duì)多參數(shù)帶狀切屑數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。結(jié)果表明：在進(jìn)給量f和被吃刀量ap相同的情況下，隨著切削速度的提高，帶狀切屑狀態(tài)逐步提升，且存在極限值。

關(guān)鍵詞：切削速度;帶狀切屑;有限元仿真

實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造工藝的高效率、高精度、高品質(zhì)加工，須以金屬切削加工技術(shù)的一系列研究作支撐[1]。金屬切削加工中的溫度[2]、振動(dòng)[3]及切削變量[4]等均對(duì)切屑的形成有著極大影響。

一、有限元仿真模型構(gòu)建

采用Johnson-Cook本構(gòu)模型，并通過(guò)ABAQUS軟件建立有限元分析模型（如圖1、2和3所示），相關(guān)參數(shù)如表1、2所示。切削過(guò)程中，轉(zhuǎn)速n分別設(shè)定為360r/min、530r/min、750r/min、958r/min;切削速度v分別設(shè)定為0.38mm/s、0.55mm/s、0.76mm/s、1.0mm/s。

二、仿真結(jié)果分析

（一）切削過(guò)程中應(yīng)力變化

由圖4可知：切削初始應(yīng)力逐漸增大，達(dá)到最大時(shí)又出現(xiàn)一定幅度的減小，之后保持不變，直至結(jié)束時(shí)快速減小。

（二）切削速度對(duì)于帶狀切屑形態(tài)的影響

由圖5可知：隨著切削速度的增加，切屑形態(tài)呈團(tuán)狀且趨于無(wú)序。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)采用X6012臥式銑床對(duì)工件進(jìn)行切削。由圖6可知：隨著切削速度的增加，帶狀切屑寬度減小，表面質(zhì)量上升。

四、仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

由表3可知：隨著切削速度的增加，帶狀切屑狀態(tài)由有序轉(zhuǎn)至無(wú)序。

五、結(jié)論

工件受刀具擠壓發(fā)生彈性形變后，應(yīng)力逐漸增大并產(chǎn)生塑性變形滑移，金屬層被擠裂形成切屑;隨著切削速度的增加，帶狀切屑向節(jié)狀切屑變化，切屑形態(tài)更易斷裂，但表面質(zhì)量明顯變好。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目來(lái)源：安徽省高校自然科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目“基于聲波能場(chǎng)的金屬微/介觀尺度成形機(jī)理及智能預(yù)測(cè)模型研究”（KJ2019A0576），安徽省高校自然科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目“活塞式空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)”（KJ2018A0370）

作者簡(jiǎn)介：戴張祥（1998-），男，安徽淮南人，本科，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析。

*通訊作者：查長(zhǎng)禮。