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

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、與切削工藝相關(guān)的工程師你會得到什么：1、掌握二維模型的繪制2、掌握熱結(jié)構(gòu)耦合顯示動(dòng)力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置3、理解動(dòng)力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)切削相關(guān)的相互關(guān)系的設(shè)置5、了解顯示動(dòng)力學(xué)網(wǎng)格的劃分6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對比案例介紹：所使用軟件為ABAQUS2018.

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、與切削工藝相關(guān)的工程師你會得到什么：1、掌握二維模型的繪制2、掌握熱結(jié)構(gòu)耦合顯示動(dòng)力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置3、理解動(dòng)力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)切削相關(guān)的相互關(guān)系的設(shè)置5、了解顯示動(dòng)力學(xué)網(wǎng)格的劃分6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對比案例介紹：所使用軟件為ABAQUS2018

圖3 J-C本構(gòu)模型及其修正模型圖4 二維和三維有限元建模損傷模型及其適用性圖5 損傷其實(shí)和損傷演化階段物理量的變化2）綜述了宏觀切屑形態(tài)、切削力、刀具磨損、殘余應(yīng)力的建模方法和它們對刀具壽命和工件表面質(zhì)量影響的有限元分析，通過改進(jìn)模型進(jìn)而提高各變量仿真預(yù)測準(zhǔn)確性。a） 切屑形成的有限元模型為刀具與工件相互作用提供更全面的理解。

同時(shí)，切削溫度及熱影響區(qū)域隨刃口半徑的增大而逐漸增大。造成此類現(xiàn)象的原因主要有以下兩個(gè)方面：一方面，隨著微刃尺寸的不斷增大，后刀面與工件的接觸面積也不斷增加，使其摩擦力分量和第三變形區(qū)的塑性變形增加，導(dǎo)致刀具擠壓的作用大于切削的作用，從而導(dǎo)致切削溫度不斷上升；另一方面，盡管切削刃的散熱面積會隨著刀具鈍圓刃半徑的增大而不斷擴(kuò)大，但由于切削力也會伴隨刃口的增大而增加，導(dǎo)致刀具載荷增加，從而溫度升高。

復(fù)合陶瓷刀具不適合用來切削高鎢合金材料，PCD金剛石刀具壽命與WC基硬質(zhì)合金相比并無明顯提高。鎢及其合金材料最好采用PCBN刀具且用CBN含量較多的牌號（如DBC80）來加工，這樣可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。ABAQUS有限元分析軟件是金屬切削加工仿真的常用軟件，具有強(qiáng)大的非線性分析功能，可以實(shí)現(xiàn)熱力耦合。

由于材料具有高的硬度和強(qiáng)度，原子密度和結(jié)合力大，斷裂韌度和持久塑性高，在切削過程中切削力大，而且切削力的波動(dòng)也比較大。加工過程中產(chǎn)生的熱量多，在切削區(qū)集中了大量的切削熱，形成很高的切削溫度。再加上強(qiáng)化系數(shù)高，在切削力和切削熱的作用下產(chǎn)生巨大的塑性變形，造成加工硬化。

刀具與工件材料之間接觸區(qū)域的顏色較深，表示該區(qū)域的應(yīng)力值較高，這是由于在切削過程中，工件受到擠壓和剪切力的作用，產(chǎn)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象。03 結(jié)論 作為國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門的基礎(chǔ)配套產(chǎn)業(yè)，切削刀具對提高制造業(yè)效率起著不可替代的作用。為了滿足制造業(yè)和科研工作者的仿真需求，神工坊高性能仿真平臺可實(shí)現(xiàn)對刀具切削過程的模擬，助力提高刀具切削質(zhì)量，降低制造成本

待加工表面指即將被切去金屬層的表面。加工表面指車刀切削刃正在車削的表面。 2、切削用量三要素是指切削深度、進(jìn)給量和切削速度。 1）切削深度：ap=(dw-dm)/2(mm) dw=未加工工件直徑 dm=已加工工件直徑，切削深度也就是我們通常所說的吃刀量。 切削深度的選擇：切削深度αp應(yīng)根據(jù)加工余量確定。

待加工表面指即將被切去金屬層的表面。加工表面指車刀切削刃正在車削的表面。 2、切削用量三要素是指切削深度、進(jìn)給量和切削速度。 1）切削深度：ap=(dw-dm)/2(mm) dw=未加工工件直徑 dm=已加工工件直徑，切削深度也就是我們通常所說的吃刀量。 切削深度的選擇：切削深度αp應(yīng)根據(jù)加工余量確定。

ABAQUS有限元分析軟件是金屬切削加工仿真的常用軟件，具有強(qiáng)大的非線性分析功能，可以實(shí)現(xiàn)熱力耦合。鎢鉬合金屬于難加工材料，其加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴(yán)重，因此，本文使用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對不同切削參數(shù)，研究在銑削鎢鉬合金過程中產(chǎn)生的切削力和切削溫度的變化規(guī)律，最后通過正交試驗(yàn)獲得最優(yōu)的銑削參數(shù)組合，以此為實(shí)際銑削加工提供參考。

待加工表面指即將被切去金屬層的表面。加工表面指車刀切削刃正在車削的表面。 2、切削用量三要素是指切削深度、進(jìn)給量和切削速度。 1）切削深度：ap=(dw-dm)/2(mm) dw=未加工工件直徑 dm=已加工工件直徑，切削深度也就是我們通常所說的吃刀量。 切削深度的選擇：切削深度αp應(yīng)根據(jù)加工余量確定。

切削用量的合理選擇 切削用量的確定是數(shù)控加工工藝的重要內(nèi)容，它的大小是機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)，對工件加工精度、加工效率以及刀具磨損有著重要的影響。切削用量的選擇包括切削速度、背吃刀量以及進(jìn)給量。基本的選擇原則是：在剛度允許的條件下，粗加工取較大的切削深度，以減少走刀次數(shù)，提高工件生產(chǎn)率；精加工一般取較小的切削深度，以獲得較高的表面質(zhì)量。 學(xué)無止境，沒有最好，只有更好。

待切削工件采用歐拉類型進(jìn)行建模，創(chuàng)建計(jì)算域并對其進(jìn)行切分。 二、創(chuàng)建材料銑削是一個(gè)高速動(dòng)態(tài)的過程，需同時(shí)考慮應(yīng)變、應(yīng)變率及溫度對被切削材料的影響，因此工件采用J-C本構(gòu)。

金屬切削尤其是高速、重負(fù)荷切削過程中，會因劇烈摩擦產(chǎn)生大量熱量，若熱量無法及時(shí)散出，會導(dǎo)致刀具和工件溫度快速升高，引發(fā)刀具熱變形、回火軟化，還會造成工件熱變形，直接影響加工精度，甚至出現(xiàn)工件表面燒蝕的情況。

潤滑作用：切削液能滲透到工件與刀具之間，使切屑與刀具之間的微小間隙中形成一層薄薄的吸附膜，減小了摩擦系數(shù)，因此可減少刀具切屑與工件之間的摩擦，使切削 力和切削熱降低，減少刀具的磨損并能提高工件的表面質(zhì)量，對于精加工，潤滑尤其重要。 清洗作用：清洗過程中產(chǎn)生的微小的切屑易粘附在工件和刀具上，尤其是鉆深孔和絞孔時(shí)，切屑容易堵塞在容屑槽中，影響工件的表面粗糙度和刀具的使用壽命。