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活塞在发动机中起着重要的作用,并且在工作阶段,需要带有一定程度的热-机械疲劳载荷,由于工作环境的恶劣变化,使得活塞的加工制造面临越来越多的需求。然而,活塞常用材料ZL109铝合金在加工过程中存在刀具磨损严重、易产生积屑瘤、加工后变形较大等弊端,制约活塞的加工精度和服役寿命。本文采用试验和仿真相结合的方法分别对活塞关键工序车外圆、镗销孔展开研究,以提高活塞加工后的表面质量为目标来优化上述两种工序的切削参数组合。最初,完成了各种拉伸速度、温度、及各种应力条件下ZL109铝合金的机械特性测试,同时配置了对应的该种材料的模型参数。结果表明:ZL109铝合金准静态条件下出现应变率强化效应,如果应变率逐渐增大,那么屈服极限将会相应的增大,抗拉极限表现为先减小后增大的现象;如果是高拉伸速度情况下,材料应力增长到某一定值后会发生屈服,但各应变率下的曲线整体数值相差不大;大于200℃后材料的屈服强度将在一定程度上减弱,但是塑性将会增强;材料的J-C本构模型参数—A 为 323.25 MPa,B 为 301.54 MPa,n 为 0.5,C 为 0.00965,m 为 0.624;该种材料的J-C损伤模型参数—D1为0.351,D2为2.087,D3为5.222,D4为-0.0147,D5 为 0.032。利用ABAQUS软件完成了二维车削仿真建模,然后对残余应力、等效塑性应变的实际分布情况以及数值进行了相应的分析,验证了建立模型的可靠性;同时输入获得的材料模型参数,获得模拟输出的切削力和切削温度,与同等条件下的车削实验数据进行比较,确认材料参数的精度;在前面配置基础上又增加了多个分析步骤,构筑起多工步切削仿真模型,通过比较和分析切削量对切削过程和切削后各种测量指标的影响,得出最佳组合为:v=340m/min,f=0.1 mm/r,ap=0.1 mm。在三轴立式加工中心上展开了镗销孔实验,考量了切削用量对镗孔精加工后表面形态、残余应力等的影响,找出了最适合镗孔精加工的组合,即设置为:切削速度v=75 m/min,进给量f=0.04 mm/r,切削深度ap=0.12 mm。采用Python语言对ABAQUS有限元软件的插件程序完成了二次开发,把前处理过程的一些设置采用参数化的方式聚集到统一的GUI界面里,用户只需在该界面中输入相应的数字就可实现自动化建模、设置材料属性、划分网格、设置摩擦属性等一系列前处理操作,极大地缩短了活塞车削工序优化参数开发的时间,同时为其他仿真领域二次开发提供参考。