插齿是加工齿轮的重要工艺方法,插削力是制定插齿加工工艺的重要依据。研究插齿加工切削力,对切削热的产生、刀具的磨损与耐用度,以及已加工表面的质量,对机床、刀具、夹具的设计,对优化刀具几何参数以及切削过程中的自适应控制都具有非常重要的意义。随着计算机技术的发展,仿真技术逐步引入到研究机械加工过程的领域中。切削机理复杂、干扰因素多、实验量大一直是切削研究的难点问题,而应用有限元仿真切削过程,可以预测与分析整个切削系统中各因素的变化情况。采用有限元数值模拟和试验对比已经成为切削领域普遍应用的研究手段。切削是一个包含材料、几何、接触等非线性复杂过程,有限元软件ABAQUS可以有效地处理上述非线性问题。本文为获得更为精确的插齿切削力预报,主要研究内容和成果如下:首先,采用准静态拉伸实验、霍普金森压杆实验获得工件材料应力-应变曲线,通过MATLAB非线性回归得到了高应变率(102~104s-1)下材料Johnson-Cook(J-C)本构参数。其次,为了更准确的探究插齿加工切削力的变化规律,采用刨削模拟插齿切削,用齿数为一的齿条刀具模拟插齿加工刨削齿轮,获得切削力试验数据。最后,基于工件材料本构模型,采用ABAQUS有限元软件模拟插齿加工过程,获得插齿加工模拟切削力。通过对比分析插齿切削力,模拟与试验结果验证了本构模型和有限元模型及模拟结果的正确性。进而通过有限元数值模拟分析了刀具几何参数和切削参数对切削力的影响规律。本文建立的材料本构模型和插齿切削有限元模型可较准确对插齿切削力进行预测,对变圆周,变径向进给高效插齿切削力也能进行很好的预测。