基于ABAQUS的钨钼合金铣削加工参数优化仿真及验证

引言：

钨钴硬质合金材料，结合了钨的高强度、优异的耐高温特性和钼的超强抗腐蚀、抗烧蚀性能，成为航空航天领域关键零部件的重要选择。面对复杂工件的精密加工需求，合理设计铣削工艺路径、优化数控过程是提高效率、保障质量的关键。本文通过ABAQUS仿真方法，系统研究了切削速度、背吃刀量以及每齿进给量等参数对上述物理量的影响，以实现对工艺参数的精准调控。

钨钴合金材料有限元建模：

材料特性和几何模型：采用SolidWorks构建了钻有安装孔的样品工件模塑，并在ABAQUS中进行有限元分析。材料模型依靠JohnsonCook本构关系描述，细化了材料的应变硬化、应变强化和热软化特性。

仿真工件和工具参数：选取钨钴硬质合金，其物理参数精确输入模型，具体包括密度、弹性模量和导热系数等。模拟中刀具几何基于标准4刃立铣刀设计，且假定为刚体，不考虑动态变形，简化分析但仍能满足仿真需求。

切削力与温度变化规律研究：

借助ABAQUS的非线性动力学分析步，模拟不同切削参数下钨钴硬质合金的铣削过程。切削力和切削温度受到背吃刀量、切削速度和每齿进给量等参数的显著影响。基于仿真结果，优化了工艺策略。




正交实验设计与结果分析：

采用L16正交表开展三因素（切削速度、背吃刀量、每齿进给量）四水平的实验设计，量化分析了各参数组合对切削力和切削温度的影响，通过极差计算法识别关键参数，为工艺优化提供科学依据。

铣削试验及模型验证：

通过JOHNFORDVMC850数控铣床进行实际铣削试验，与仿真结果进行对比以验证模型的有效性。实验数据直观展现了指导性仿真结果与实际加工的一致性，突出模型在工艺规划中的实用价值。

结论与展望：

经过深入分析与对比验证，明确了钨钴硬质合金铣削工艺的最优参数组合为：切削速度60m/s、背吃刀量3mm、每齿进给量0.16mm/z，这一组合可有效提升生产效率，延长刀具使用寿命。理论与实践的紧密结合，为钨钴硬质合金的高效加工提供了技术支撑。

本次研究的理论与实践成果，不仅对航空、航天乃至精密机械制造领域具有重要的指导意义，同时也为后续的材料加工工艺优化和智能制造技术的发展提供了坚实的基础。