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一、研究背景 金屬切削過程中伴隨著復雜的應力場、應變場和溫度場，刀具幾何參數和切削參數對切屑形態、切削力、刀具磨損、殘余應力的綜合影響是復雜的。在宏觀尺度和微觀尺度上，材料具有不同的去除機制，這使得過程變量對工件表面質量和刀具壽命的影響和過程變量的影響因素有顯著差異。

一、創建仿真模型 本教程采用abaqus中CEL（耦合的歐拉-拉格朗日）方法對鈦合金（Ti6AL4V）的銑削過程進行仿真，通過仿真結果可以提取刀具受力及溫度變化，并直觀的觀察到切屑的生成過程。模型建模均在ABAQUS CAE中完成，通過調整尺寸參數可方便的對模型進行修改。附件中會提供CAE源文件。

除了切削刃半徑大小因素外，切屑形成、材料變形和應力分布還受未變形切屑厚度與切削刃半徑之比的影響[9]。當兩者比值降低至最小未變形切屑厚度以下，則主剪切區域會消失。綜上所述，減小刀具刃口半徑有利于降低切削溫度，減小切削力，降低切削應力。但當刀具鈍圓半徑為5μm時，后刀面上的米塞斯應力范圍最廣，且最大應力超過2500MPa。

3 基于DEFORM-3D對工件切削熱進行分析本文結合已有的有限元分析技術，利用仿真軟件DEFORM-3D，對低合金超高強度鋼300M的加工過程進行模擬仿真，主要分析加工過程的切削熱以及切削區域的切削溫度，從而得到合適的加工參數。利用有限元軟件進行模擬仿真主要有以下幾個步驟。（1）建立幾何模型 在軟件中設置仿真切削工件的幾何形狀，包括直徑、長度和厚度等。

1、 引言本教學聚焦于金屬切削加工領域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展三維切削過程仿真建模實踐教學。

張春建等對大型螺紋旋風銑床主傳動系統和銑削工件系統進行了動力學仿真分析，提出以多點支撐和硅油減震器抑制旋銑系統振動。尹輝俊等針對旋風銑床加工大型錨具外螺紋時的振動進行了測試分析，采取增厚銑頭基座的方法降低振動。雖然研究人員在旋銑機理和系統結構穩定性設計方面進行了深入研究，但上述研究對象主要集中在絲杠、螺紋、螺桿、大模數螺桿、葉輪等方面，針對電機軸螺桿旋銑裝備的結構優化設計鮮有報道。

現有加工制造仿真研究多注重于有限元分析、表面形貌仿真，得益于高性能計算機技術和軟件技術的發展，為研究切屑形成機理、切削力和加工表面微組織演變提供了支持[14,15,16]。文獻[17]研究加工尺度上的仿真算法，提高仿真效率；Altintas等[18]提出任意立銑刀或插刀幾何的通用建模方法，并設計虛擬銑削仿真系統，以改進工業中的刀具設計或工藝規劃。

仿真方面的文章在撰寫時，一般包含應用場景、研究要點、仿真模型、仿真結果、應用軟件和參考文獻選擇幾方面，對于應用場景的研究內容主要有新型材料、特種加工工藝、切削設備和加工機理等幾方面；研究要點主要集中在熱力耦合、切屑形態和能量消耗等；仿真模型主要是幾何模型的建立、材料本構模型的選擇、接觸屬性的設置以及邊界條件的添加等；仿真結果主要為數據的整理輸出、應力溫度圖的輸出、網格節點位移的提取、輸出結果的分析以及仿真結果的討論等方面