基于ABAQUS的鉆削毛刺形成及控制分析

莫立揚 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行分析與研究，使用ABAQUS仿真軟件進行模擬仿真及實際加工。結果表明：鉆削速度v越大，生成的毛刺的高度和厚度越小;進給量f越小，生成的毛刺的高度和厚度越小。

關鍵詞：鉆削;毛刺;形成機理;有限元仿真

一、仿真工件、刀具模型的構建

在鉆削過程中毛刺嚴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生的問題受到國內外學者的關注[1-3]。為此，本文使用ABAQUS軟件對鉆削毛刺形成機理進行有限元仿真分析。選用Johnson-Cook本構模型[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給量，其仿真結果如圖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;隨著進給量f的逐漸增加，毛刺的高度和厚度逐漸增加。

三、實驗驗證

基于以上參數進行加工，結果如圖4所示。

實際加工的工件毛刺測量結果為：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、仿真結果與實驗結果分析

隨著切削速度的增加，摩擦加劇，致使鉆削區溫度升高、材質軟化、硬度降低，且在鉆頭軸向力作用下撓曲變形量減小，未切除金屬材料減少，毛刺尺寸也隨之變小;隨著進給量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;隨著進給量f的逐漸減小，毛刺的高度和厚度逐漸減小。

參考文獻：

[1]Pramanik，Basak，Uddin，Shankar，Debnath，Islam.Burr formation during drilling of mild steel at different machining conditions[J].Materials and Manufacturing Processes，2019，34（7）.

[2]石貴峰，黃娟，裴宏杰，王貴成.鉆削毛刺形成機理及其控制技術研究[J].機械設計與制造，2017（12）：112-115.

[3]謝俊鋒.鉆削加工毛刺的形成及解決方法[J].輕工機械，2007（01）：85-87.

[4]J ohnson G R，Cook W H.A constitutive model and data for metals subject to large strains，high strain rates and high temperatures[J].Proceedings of the 7th International Symposium on Ballistics，The Hague，the Nether lanols，1983.

項目來源：安徽省高校自然科學重點研究項目“基于聲波能場的金屬微/介觀尺度成形機理及智能預測模型研究”（KJ2019A0576），安徽省高校自然科學重點研究項目“活塞式空壓機冷卻系統仿真與優化設計”（KJ2018A0370）

作者簡介：莫立揚（1998-），男，安徽六安人，本科，研究方向：結構動力學分析。

*通訊作者：查長禮。