铝合金切削加工有限元模拟ppt课件

金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件一、教学内容本节课将围绕《金属切削加工原理及设备》教材的第三章“金属切削机床”和第四章“金属切削刀具”进行深入讲解。

具体内容包括：金属切削机床的分类、结构及工作原理；金属切削刀具的材料、形状、几何参数及其对切削加工的影响。

二、教学目标1. 了解金属切削机床的分类、结构及工作原理；2. 掌握金属切削刀具的材料、形状、几何参数及其对切削加工的影响；3. 能够运用所学知识分析并解决实际问题，提高实际操作能力。

三、教学难点与重点教学难点：金属切削刀具的几何参数对切削加工的影响。

教学重点：金属切削机床的工作原理及金属切削刀具的分类。

四、教具与学具准备1. 教具：金属切削机床和刀具的实物模型、多媒体课件、视频资料；2. 学具：笔记本、教材、文具。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示金属切削机床和刀具的实物模型，引导学生思考金属切削加工在实际生产中的应用。

2. 知识讲解：（1）金属切削机床的分类、结构及工作原理；的影响。

3. 例题讲解：结合教材，讲解典型例题，分析金属切削加工中的实际问题。

4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识，提高学生实际操作能力。

六、板书设计1. 金属切削机床：（1）分类：车床、铣床、磨床等；（2）结构：床身、立柱、横梁、刀架等；（3）工作原理：利用刀具对工件进行切削加工。

2. 金属切削刀具：（1）材料：高速钢、硬质合金、陶瓷等；（2）形状：车刀、铣刀、钻头等；（3）几何参数：前角、后角、主偏角等；（4）影响：切削力、切削温度、表面质量等。

七、作业设计1. 作业题目：（1）简述金属切削机床的分类、结构及工作原理；（2）论述金属切削刀具的材料、形状、几何参数及其对切削加工的影响。

2. 答案：（1）金属切削机床的分类、结构及工作原理：见板书设计；的影响：见教材第四章。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：鼓励学生参加金工实习，了解金属切削加工的实际情况，提高实践能力。

铝材挤压过程分析（状态非线性问题）1、问题描述（1）问题的提出在用模具挤压型材的过程中，可能由于模具先天设计不合理导致挤压型材从模具口出来后产生一定程度的变形，如果变形超出许可程度，那么工作人员需要进行修模或者重新设计模具。

利用有限元分析软件可以预测型材和模具在挤压载荷的作用下产生的变形和应力，设计人员可以通过计算结果，分析原因，并对模具和挤压方式等进行改进。

（2）问题描述如图1-1所示为金属铝坯料和挤压模具结构示意图，铝的应力应变关系如图1-2所示，坯料与模具之间的摩擦因数为0.1，求挤压过程中坯料内部的应力场变化。

坯料材料参数：弹性模量：E1=69MPa；泊松比：v1=0.26。

模具材料参数：弹性模量：E1=360MPa；泊松比：v2=0.3。

图1-1 金属坯料和模具图1-2 铝的应力和应变关系2、整体规划该问题属于状态非线性大变形接触问题。

在分析过程中根据轴对称性，选择挤压式样和模具纵截面的1/2建立几何模型。

3、选择单元类型，定义材料性能因为该问题属于接触问题，所以选择CONTA172接触单元和TARGE169目标单元以及PLANE182结构单元进行求解。

坯料材料参数：弹性模量：E1=69MPa；泊松比：v1=0.26。

模具材料参数：弹性模量：E1=360MPa；泊松比：v2=0.3。

TARGE169单元实常数设置如图2-1所示：图3-1 TARGE169单元实常数设置4、创建几何模型（1）通过坐标值生成矩形面，选择Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Ar eas/Rectangle/By Dimensions 命令，在出现的对话框中输入点的坐标值分别为：X1=0，Y1=0；X2=8E-3，Y2=0.05；X3=7E-3，Y3=-0.02；X4=0.025，Y4=-0.01。

得到如图4-1所示图形。

图4-1 两个矩形面（2）定义两个关键点，选择Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoints/In Active CS命令，在出现的对话框中输入关键点编号分别为9，10，坐标值分别为：（8E-3,0，0），（0.025，0，0）。

PDC刀具切削硅铝合金的有限元模拟分析一、前言- 介绍硅铝合金及其加工难度- 阐述有限元模拟在刀具切削分析中的应用价值二、刀具与切削参数- 硅铝合金的物理性质和力学特性- 刀具和刀具参数的选择与设计- 切削参数的设定与优化三、有限元模型建立- 建立硅铝合金刀削的有限元模型- 分析切屑形成与刀削力的变化规律- 确定刀具失效的关键因素四、模拟结果分析- 比较不同刀具形态和切削参数对加工结果的影响- 评估硅铝合金加工的质量与效率- 探究模拟结果的物理意义和实用价值五、结论与展望- 总结PDC刀具切削硅铝合金的有限元模拟分析- 探讨刀削加工的新思路和新方法- 展望有限元模拟在刀具切削领域的未来应用趋势第一章节 -前言随着工业化的不断发展，越来越多的材料在工业生产中被应用，硅铝合金就是其中之一。

硅铝合金在电子、光电、太阳能、冶金等领域有着广泛的应用。

然而，由于硅铝合金的特殊性质和组分复杂性，加工难度较高，传统的切削加工方法容易导致刀具失效、切削效率低下等问题。

因此，如何高效、精准地加工硅铝合金成为了一个待解决的问题。

有限元模拟作为一种先进的加工分析方法，在刀具切削领域中得到了广泛的应用。

其基于数学模型、模拟计算等特点，可以模拟出精准的切削过程，并通过分析刀具切削时的物理变化，提高刀具性能和切削质量。

因此，有限元模拟在PDC刀具切削硅铝合金的分析研究中具有重要价值。

本文主要围绕PDC刀具切削硅铝合金的有限元模拟分析展开，并分为以下几个章节：第二章节 - 刀具与切削参数第三章节 - 有限元模型建立第四章节 - 模拟结果分析第五章节 - 结论与展望在本文中，我们将首先介绍硅铝合金及其加工难度，然后阐述有限元模拟在刀具切削分析中的应用价值。

通过本文的分析，希望能够为硅铝合金的高效加工提供一定的理论和技术支持。

硅铝合金是一种含有硅和铝元素的合金材料，具有多种特殊的性质，例如高熔点、良好的热稳定性、高温强度等。

这些特殊性质使硅铝合金在电子、冶金、太阳能等领域有着广泛的应用。

铝合金A357切削加工有限元模拟1铝合金A357切削加工有限元模型金属切削加工有限元模拟，是一个非常复杂的过程。

这是因为实际生产中，影响加工精度、表面质量的因素很多，诸如:刀具的儿何参数、装夹条件、切削参数、切削路径等。

这些因素使模拟过程中相关技术的处理具有较高的难度。

本文建立的金属正交切削加工热力耦合有限元模型是基于以下的假设条件:（1）刀具是刚体且锋利，只考虑刀具的温度传导;（2）忽略加工过程中，由于温度变化引起的金相组织及其它的化学变化;（3）被加工对象的材料是各向同性的；（4）不考虑刀具、工件的振动；（5）由于刀具和工件的切削厚度方向上，切削工程中层厚不变，所以按平面应变来模拟；1.1材料模型1.1.1A357的Johnson-Cook 本构模型材料本构模型用来描述材料的力学性质，表征材料变形过程中的动态响应。

在材料微观组织结构一定的情况下，流动应力受到变形程度、变形速度、及变形温度等因素的影响非常显著。

这些因素的任何变化都会引起流动应力较大的变动。

因此材料本构模型一般表示为流动应力与应变、应变率、温度等变形参数之间的数学函数关系。

建立材料本构模型，无论是在制定合理的加工工艺方面，还是在金属塑性变形理论的研究方面都是极其重要的。

在以塑性有限元为代表的现代塑性加工力学中，材料的流动应力作为输入时的重要参数，其精确度也是提高理论分析可靠度的关键。

在本课题研究中，材料本构模型是切削加工数值模拟的必要前提，是预测零件铣削加工变形的重要基础，只有建立了大变形情况下随应变率和温度变化的应力应变关系，才能够准确描述材料在切削加工过程的塑性变形规律，继而才能在确定的边界条件和切削载荷下预测零件的变形大小及趋势。

在切削过程中，工件在高温、大应变下发生弹塑性变形，被切削材料在刀具的作用下变成切屑时的时间很短，而且被切削层中各处的应变、应变速率和温度并不均匀分布且梯度变化很大。

因此能反映出应变、应变速率、温度对材料的流动应力影响的本构方程，在切削仿真中极其关键。

DOI: 10.11991/yykj.202011014W 形框架铝合金切削力有限元建模与变形预测王帅大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116028摘 要：为研究W 形框架类铝合金在侧铣过程中的切削力以及加工变形大小，本文首先将W 形框架铝合金构件拆分为5类局部结构，再利用有限元法对各局部结构进行切削动力学仿真模拟，最后得到各加工位置处的切削力、温度场以及切屑形成过程。

结果表明，采用局部建模法对结构复杂的框类零件的切削力计算更精确、更高效，能形成良好的切屑形态；W 形框架铝合金的右斜筋位置处所产生的切削力最大，其数值是蒙板的2~3倍。

此外，本文还采用生死单元法模拟材料的去除过程，将不同位置、不同时刻的切削力载荷作为输入条件，得到了W 形框架铝合金加工过程中最大变形时刻与所处位置。

关键词：W 形框架；铝合金；侧铣；切削力；有限元模型；局部建模；生死单元；加工变形中图分类号：TH161+.3 文献标志码：A 文章编号：1009−671X(2021)03−0091−07Finite element modeling of cutting force and deformation prediction ofaluminum alloys with W-shaped framesWANG ShuaiCollege of Mechanical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, ChinaAbstract : In order to study the w-shaped framework class aluminum alloy in the process of side milling cutting force as well as the machining deformation size, this article first classifies the w-shaped framework aluminum alloy components into five kinds of local structure, then uses the finite element method for cutting dynamics simulation for the local structure, and finally gets the processing and location of the cutting force, temperature field and the chip formation process. The results show that the local modeling method is more accurate and efficient for calculating the cutting force of the frame parts with complex structure, which can form a good chip shape. The cutting force at the right oblique bar location of W-frame aluminum alloy is the largest, its value is about 2−3 times of the mask. In addition, the life and death element method is also used to simulate the material removal process, and the maximum deformation time and position in the processing of W-frame aluminum alloy are obtained by taking the cutting force loads at different positions and at different moments as input conditions.Keywords: W-shaped framework; aluminum alloy; side milling; cutting force; finite element model; local modeling;life and death unit; machining deformationW 形框架铝合金具有结构轻、强度高和隔音效果好等突出优点，广泛应用于地铁、动车和高铁等轨道交通行业[1]。

金属切削加工原理及设备优质课件幻灯片优质课件一、教学内容本节课我们将学习《金属切削加工原理及设备》的相关知识。

主要涉及教材的第5章“金属切削原理”和第6章“金属切削机床”的内容。

详细内容包括金属切削的基本概念、切削力的产生和作用、切削过程中的温度变化、金属切削机床的分类及结构特点等。

二、教学目标1. 理解金属切削加工的基本原理，掌握切削力的计算方法和影响因素。

2. 掌握金属切削机床的分类、结构及工作原理，了解各种机床的适用范围。

3. 培养学生的动手实践能力和创新思维，提高学生对金属切削加工过程的分析和解决实际问题的能力。

三、教学难点与重点教学难点：切削力的计算方法及影响因素、金属切削机床的结构和工作原理。

教学重点：金属切削加工的基本原理、切削过程中的温度变化、金属切削机床的分类。

四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、金属切削机床模型、实物展示切削刀具。

学具：笔记本、教材、计算器。

五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用多媒体展示金属切削加工的实际场景，让学生了解金属切削加工在生产中的应用。

2. 知识讲解（15分钟）讲解金属切削原理的基本概念、切削力的产生和作用、切削过程中的温度变化等。

3. 例题讲解（10分钟）通过具体例题，讲解切削力的计算方法和影响因素。

4. 机床分类及结构介绍（10分钟）介绍金属切削机床的分类、结构特点和工作原理。

5. 随堂练习（5分钟）布置与教学内容相关的练习题，让学生及时巩固所学知识。

6. 动手实践（10分钟）学生分组操作机床模型，观察机床的运动和加工过程。

六、板书设计1. 金属切削原理：切削力的产生和作用切削过程中的温度变化2. 金属切削机床：分类结构特点工作原理七、作业设计1. 作业题目：（1）简述金属切削原理的基本概念。

（2）计算给定条件下的切削力，并分析其影响因素。

（3）论述金属切削机床的分类及适用范围。

2. 答案：（1）金属切削原理的基本概念包括切削力、切削温度、切削液等。