基于ABAQUS的鉆削毛刺形成及控制分析

莫立揚(yáng) 甄圣亮 查長禮 江貴生

摘 要：通對鉆削毛刺形成的主要因素進(jìn)行分析與研究，使用ABAQUS仿真軟件進(jìn)行模擬仿真及實(shí)際加工。結(jié)果表明：鉆削速度v越大，生成的毛刺的高度和厚度越小;進(jìn)給量f越小，生成的毛刺的高度和厚度越小。

關(guān)鍵詞：鉆削;毛刺;形成機(jī)理;有限元仿真

一、仿真工件、刀具模型的構(gòu)建

在鉆削過程中毛刺嚴(yán)重影響了工件的裝配、工作性能以及工件的使用壽命。因此減小或抑制毛刺產(chǎn)生的問題受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[1-3]。為此，本文使用ABAQUS軟件對鉆削毛刺形成機(jī)理進(jìn)行有限元仿真分析。選用Johnson-Cook本構(gòu)模型[4]，工件材料使用45號鋼。工件及刀具有限元模型分別如圖1和2所示。

二、仿真分析

保持其他變量不變，分別改變切削速度和進(jìn)給量，其仿真結(jié)果如圖3所示。

由圖3知：隨著切削速度v的逐漸增加，毛刺的高度和厚度逐漸減小;隨著進(jìn)給量f的逐漸增加，毛刺的高度和厚度逐漸增加。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

基于以上參數(shù)進(jìn)行加工，結(jié)果如圖4所示。

實(shí)際加工的工件毛刺測量結(jié)果為：隨著切削速度從9.45m/min增加到31.5m/min，毛刺高度從2.76mm減少到1.84mm，根部厚度從2.52mm減少到1.10mm;隨著進(jìn)給量從0.055mm/r增加到0.220mm/r，毛刺高度從1.88mm增加到2.66mm，根部厚度從042mm增加到1.75mm。

四、仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

隨著切削速度的增加，摩擦加劇，致使鉆削區(qū)溫度升高、材質(zhì)軟化、硬度降低，且在鉆頭軸向力作用下?lián)锨冃瘟繙p小，未切除金屬材料減少，毛刺尺寸也隨之變小;隨著進(jìn)給量f的增加，切削層厚度增加，使得工件終端未完全切除，使得毛刺尺寸增大。

五、結(jié)論

隨著切削速度v的逐漸增加，毛刺的高度和厚度逐漸減小;隨著進(jìn)給量f的逐漸減小，毛刺的高度和厚度逐漸減小。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目來源：安徽省高校自然科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目“基于聲波能場的金屬微/介觀尺度成形機(jī)理及智能預(yù)測模型研究”（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）

作者簡介：莫立揚(yáng)（1998-），男，安徽六安人，本科，研究方向：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析。

*通訊作者：查長禮。