1．目的及意义

1.1总述

新中国成立以来，我国的制造技术与制造业得到了长足发展，一个具有相当规模和一定技术基础的制造工业体系已经形成，“中国制造”的影响力正在世界范围内扩展。2010年中国的制造业总产值到达1.955万亿美元，占全球制造业总产值的19.8%，并首次超过了美国，成为世界第一制造大国。随现代科学技术的快速发展,许多先进的加工技术已经伴随传统的切削加工技术而产生,如超声加工、激光加工、电火花加工和化学加工等技术,可以部分取代传统的切削加工。然而,由于传统的金属切削加工具有加工精度高、生产效率高、成本低等优点,机械制造方面的大多数零件还必须通过传统的切削加工来实现。而金属切削在机械制造加工方法中占主导地位,其机理分析成果在实际生产中为优化切削参数、预测切削系统振动、监控刀具磨损和加工误差分析等提供理论依据。剪切角和刀屑摩擦角是表征切削特征的两个关键参数,切削领域的几乎所有计算都与它们相关,它们彼此也直接影响。因此，建立切削剪切角和刀屑摩擦角的经验模型对切削加工中参数的选择、加工质量的提升、能耗的节省等方面意义重大。

1.2 国内外现状分析

目前，中国切削刀具制造行业机遇与挑战并存，但是总体来看，行业发展的有利因素占据了主导地位。我国切削加工及刀具技术的水平与工业发达国家相比大致要落后15～20年。近年来国内轿车工业引进了几条具有国际20世纪90年代水平的生产线，但所用工具的国内供给率只能达到20%的低水平。为改变这种状况，我国工具行业需要加速进口刀具国产化的步伐，必须更新经营理念，从主要向用户“卖刀具”转到为用户“提供成套切削技术，解决具体加工问题”的经营方向上来。要根据自身产品的专业优势，精通相应的切削工艺，不断创新开发新产品。用户行业则应增大刀具费用的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、缩短Intranet/Extranet，实现最大程度的资源(如切削数据库)共享。

切削过程的研究若单纯依靠实验手段,不仅时耗力,且要配备高精度的实验仪器和检测仪器作为支撑。近年来,随着计算机技术和软件技术的发展,有限元仿真技术在切削过程研究中得到越来越广泛的应用。经过仿真分析,可降低分析成本和时间。因此,有限元仿真技术在切削过程的研究中起到了越来越重要的作用。由于仿真技术已成为切削过程研究的有力工具,国际生产工程学会(CIRP)专门成立了“Modeling of Machining Operation”工作组来推动仿真技术在切削机理方面的研究和工业界的应用。

2. 研究的基本内容与方案

1．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1本课题研究的基本内容

1) 在直角切削条件下依次改变刀具前角、切削厚度和切削速度，对剪切角和刀屑摩擦角进行有限元仿真；

2) 对仿真结果进行分析处理，并拟合出一组用刀具前角、切削速度和切削厚度计算剪切角和刀屑摩擦角的经验公式；