19级研究生已经正式入学,而且有的已经进入课题,开始了两到三年的学术研究之旅。但是由于大家对切削方向课题的研究方法、必备工具、科研成果等还不够了解,因此可能会有些茫然。今天我们就来为大家深入的剖析下切削方向研究生该了解的以及该做的工作,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、切削类课题的细分方向
以传统的车削、铣削、钻削加工为基础,同时按照刀工的不同材料、结构、相互作用方式以及观测点可以分为若干细分方向。具体包括:合金加工、硬脆材料加工、复材加工、新材料加工、刀具磨损、刀具织构、残余应力、振动加工、激光加工、生物加工等。
二、切削方向科研的评价标准
就切削类课题而言,虽然方向各异,但是大部分基础工作都是一样的,比如:常规的加工检测方法,常用的统计方法、软件工具等。而且即使这些工作都做完了,得到的也只是一些数据,要想凸显研究效果同时形成科研报告或者学术论文就必须有相关的评价标准。就切削类课题来说,常见的评价标准有:切削力、切削温度、切屑形态、表面形貌、工件变形、残余应力、刀具磨损、刀具振动、应力应变等。
三、切削仿真技术的速成之路
切削仿真是交叉学科技术,包括:材料、力学、刀具、制造、有限元、编程语言等。因此对于新生而言,入门门槛高、学习周期长。那么正常的学习效率是怎样的?
首先,我们说下正常的学习效率。我们先来看需要学习的内容,具体包括:材料本构、冲击实验等力学理论,数值方法、有限单元法等仿真基础,以及悬臂梁仿真、冲击仿真、二维切削仿真、控制参数调试、三维切削仿真、效率参数调试等通用和专用仿真案例。假设学生自学,完成以上全部内容,并能实现顺利进行切削仿真课题研究,预计最低需要半年或更长的时间。而导师的课题和学生的读研时间都是有限的,因此都希望能构快些进入仿真状态。那么,到底有没有速成之路呢?答案是有的。
下面我们就说下切削仿真的速成之路,那就是:参加领航科工的切削仿真培训。领航科工历时四年时间总共举办了八届全国切削仿真高级研修班,具体内容涵盖切削仿真的理论、技术、科研和应用等四个方面,详细学习切削仿真基础理论、熟练掌握切削仿真软件操作,可以使零基础的学生在四天内即可学会切削仿真,只要课后稍加练习,一个月即可从事切削仿真课题研究。
四、切削仿真推荐的电脑配置
切削仿真网格规模大、求解效率低,因此对电脑配置的要求很高。那么到底有哪些因素会影响切削仿真效率,同时多高的配置可以进行三维切削仿真呢?下面我们就来为大家进行一一解答。第一,影响切削仿真效率的电脑要素有:CPU的主频、CPU的核数、内存、固态硬盘等。第二,通过我们的大量调试,结合当前计算机的主流配置,如下配置的电脑即可进行三维切削仿真求解:CPU主频2.8-3.7GHz,CPU核数16-48即可,内存64-128G即可,C盘最好为固态硬盘同时由于切削仿真的有处理文件都很大,因此机械硬盘最好在1T到4T之间。 以上配置电脑当前京东报价基本在2-3万左右,具体的依品牌和机械性能会有不同,领航科工客观推荐、各位师生仅供参考。
五、切削方向的必备科研设备
切削类课题五花八门,但是就其科研设备来说却是有限的,基本包括加工设备和检测设备两大类。加工设备包括加工中心、数控车床等;检测设备包括测力仪、扫描电镜、白光干涉仪、拉曼光谱仪、激光位移传感器以及各种力学实验设备等。
六、切削仿真方向必学的软件
切削仿真软件分为专用软件和通用软件,由于通用软件界面操作复杂,因此要想快速的了解切削仿真过程就必须先从专用切削仿真软件入手。软件功能包括车削、铣削和钻削等常见的工艺仿真模块,同时自带刀工模型库和材料参数库,因此可以快速的切入同时对常见工艺过程进行切削仿真优化。
虽然专用切削仿真软件可以很快的进行工艺分析,从而得到相关的数据和结果,但是由于软件功能过于智能化,不能很好的体现我们的技术水平从而影响科研成果的质量,同时美国的切削仿真软件对华功能限制且军工禁售。而从就业的角度出发我们也需要多学习通用的有限元软件,比如Abaqus和LS-dyna等。为了更好的处理刀工网格或接触等设置,我们还要学习Hypermesh、ANSA等前处理软件,同时采用Isight或Matlab软件进行工艺优化。
七、切削方向可投的核心期刊
切削仿真研究可以投稿的期刊有三大类,分别是:制造类、材料类和仿真类,各类期刊举例如下。制造类包括:IJMTM、IJAMT、PE、JMSE以及IJMS等;材料类包括:Composites Part A、Materials、Ceramics International等;仿真类包括:Finite Elements in Analysis and Design、Nunerical Methods in Engineering、Simulation Modelling Practice and Theory等。
八、切削方向课题必备数据库
科研成果是建立在创新点基础上的,然而要想有很新的科研创新点就必须大量阅读中英文文献,因此各种数据库是新生必备的科研检索工具。除了基本的中国知网、万方、维普等中文数据库以外,还包括:谷歌、艾斯维尔、斯普林格等海量的英文数据库以及Youtube视频网站等。
九、切削方向科研创新点一览
科研创新点的核心在于交叉,就切削方向来说,会涉及到材料、结构、加工方式、材料去除方式以及仿真实验方法等,因此如果将这些适当组合,同时又能结合新材料、新工艺、新方法且有一定的效果,就会得到一系列的科研创新点,举例如下:
创新点1 钛铝合金的振动加工
解读:首先,钛铝合金属于新材料,其次振动加工属于特种加工,因此这是一个很好的科研创新店。
创新点2 织构刀具对碳纤维复合材料进行超声振动加工
解读:这是一个包括三重交叉信息的科研创新点,具体可拆解为:刀具织构、碳纤维复合材料以及超声振动加工等。
创新点3 铝基碳化硅复合材料的激光超声振动辅助加工
解读:这也是一个很好的三重交叉科研创新点,具体可拆解为:铝基碳化硅复合材料加工、激光加工、超声振动加工等。
切削仿真是材料加工领域的一种重要辅助制造手段,一般可应用于以下场景:传统切削工艺过程仿真、刀具优化仿真、结构件工艺优化仿真等,目前也有相关软件可以进行常规切削过程的模拟。但是随着中国制造业的飞速发展,这些软件和仿真技术已经不能满足我国高校以及企业的科研和生产需求,同时在中美贸易战的国际背景下,特朗普的政策干预会使得美国更加注重制造业的发展,这将会对中国的制造业造成巨大的冲击,因此要想使我国的制造业不受制于他国,我们中国的高校和企业也必须高瞻瞩、未雨绸缪。
就切削领域而言,传统的切削仿真技术已经为高校所熟知,但是对于特种加工领域、增材制造领域的切削仿真技术来说,目前国际上还未见报道。因此这些很可能会成为未来切削领域的国际研究热点,今天我们就来和大家一起分析、预测一下这些热点,希望能对大家的科研有所启发。
热点1 激光辅助切削仿真技术
热点2 工件热处理后的切削仿真技术
热点3 刀具后场处理的切削仿真技术
热点4 工件切削前后金相组织的变化
热点5 工件焊接后的切削仿真技术
热点6 3D打印后材料的切削仿真技术
十一、切削方向研究生的就业岗位
经过大量调研和企业走访,领航科工团队总结了切削方向研究生所对应的就业岗位。具体包括:刀具企业的产品研发部门、航空制造企业的工艺优化部分、机床制造企业的产品研发部门等。