【正文】 證所施加的載荷或邊界條件的正確性。例如!對(duì)于具有高度不規(guī)則橫截面的3D 模型，在橫截面上自由劃分四邊形網(wǎng)格，然后在體內(nèi)掃掠成六面體單元。如果由于模型比較復(fù)雜，必須使用自由網(wǎng)格劃分時(shí)，則盡量選用二次四面體單元，不要選用線性六面體單元，因?yàn)榫€性六面體單元沒有中間節(jié)點(diǎn)，在使用自由網(wǎng)格劃分后，自動(dòng)將其退化為相應(yīng)的線性四面體單元，該類型單元有過(guò)高的剛度，將會(huì)影響計(jì)算的精度。自由網(wǎng)格劃分是自動(dòng)化程度最高的網(wǎng)格劃分技術(shù)，對(duì)所有劃分的模型沒有特殊的要求，可以應(yīng)用于任何模型的網(wǎng)格劃分。這種情況下，求解時(shí)會(huì)在不同單元之間傳遞不適當(dāng)?shù)牧蛭灰?。?duì)于結(jié)構(gòu)分析，帶有附加形函數(shù)的角點(diǎn)單元會(huì)在合理的計(jì)算時(shí)間內(nèi)得到準(zhǔn)確的結(jié)果。2) 單元選擇有限元模型可分為2D和3D 兩種，可以由點(diǎn)單元、線單元、面單元或?qū)嶓w單元組成!也可將不同類型的單元混合使用。模型包括所有節(jié)點(diǎn)、單元、材料屬性、實(shí)常數(shù)、邊界條件以及其他用來(lái)表現(xiàn)這個(gè)物理系統(tǒng)的特征。 ANSYS 熱分析原則: ANSYS 熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的溫度，并導(dǎo)出其它熱物理參數(shù)。5 ANSYS對(duì)物體的熱分析 熱分析簡(jiǎn)介熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數(shù)，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流密度（熱通量）等。這些功能可用來(lái)確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂(lè)大廳的聲場(chǎng)強(qiáng)度分布，或預(yù)測(cè)水對(duì)振動(dòng)船體的阻尼效應(yīng)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過(guò)每個(gè)單元的流率。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過(guò)程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱－結(jié)構(gòu)耦合分析能力。4) 動(dòng)力學(xué)分析 ANSYS 程序可以分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對(duì)阻尼和慣性的影響。 ANSYS軟件提供的分析類型 ANSYS 軟件提供的分析類型如下： 1) 結(jié)構(gòu)靜力分析 用來(lái)求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。 ANSYS內(nèi)容 ANSYS軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。4 ANSYS軟件簡(jiǎn)介 ANSYSA的定義ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)：式中d—切削刃上選定點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑，mm； n—主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)配合即可完成所需的表面幾何形狀的加工，根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是多個(gè)，也可以是一個(gè)；可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。它使刀具的前刀面能夠接近工件，切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩瓿汕行技庸?。圖3 2切削運(yùn)動(dòng)與切削表面示意圖切削運(yùn)動(dòng)刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)（即表面成形運(yùn)動(dòng)）。即：待加工表面：工件上即將被切除的表面。 在各類金屬切削機(jī)床中，車床是應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù)的50%。 車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。它還可用于高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。2. 硬質(zhì)合金由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶金法制成。2) 高性能高速鋼典型牌號(hào)為高碳高速鋼W18Cr4V、高釩高速鋼W6MoCr4V鈷高速鋼W6MoCr4V2Co8和超硬高速鋼W2Mo9Cr4Co8等。是制造鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等的主要材料。良好的經(jīng)濟(jì)性 常用的刀具材料目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金居多。足夠的強(qiáng)度和韌性為了承受切削中的壓力沖擊和韌性，避免崩刀和折斷，刀具材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。選擇車刀主要參數(shù)為：刀片（A320），ltsR（2011711mm），rε=1mm，e=；刀桿（06R2525），Lhb（1402525mm）。 三、機(jī)夾車刀機(jī)夾車刀是采用普通刀片，用機(jī)械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車刀。刀鼻半徑大強(qiáng)度大，用于大的切削深度，但容易產(chǎn)生高頻振動(dòng)。此角度的作用為保持刀刃前端與工件有一間隙避免刀刃與工件磨擦或擦傷已加工之表面。 4) 邊斜角 　　從刀頂面自切削邊向另一邊傾斜，此傾斜面和水平面所成角度為邊斜角。高速鋼車刀此角度約10~12度之間。裝上具有傾斜中刀把的車刀磨前間隙角時(shí)，需考慮刀把傾斜角度。車刀的刀刃角度，直接影響車削效果，不同的車刀材質(zhì)及工件材料、刀刃的角度亦不相同。刀尖圓弧半徑rε和副偏角kr’一般按加工表面粗糙度的要求而選取?！?0176?！?5176。它的幾何形狀由前角γ0、后角α0、主偏角κr、刃傾角γs、副偏角kr’ 和刀尖圓弧半徑rε所決定。車刀的切削部分和柄部(即裝夾部分)的結(jié)合方式主要有整體式、焊接式、機(jī)械夾固式和焊接機(jī)械夾固式。因此，利用ANSYS 軟件在切削過(guò)程中對(duì)切削溫度問(wèn)題進(jìn)行建模模擬和仿真研究為切削溫度問(wèn)題的解決提供了一個(gè)重要的參考依據(jù)。因此，用有限元對(duì)切削進(jìn)行模擬也就成為切削加工過(guò)程的一個(gè)研究前沿和熱點(diǎn)。其中溫度就是困擾大家的一個(gè)難題，沒有太好的方法來(lái)解決。吉林工業(yè)大學(xué)對(duì)車削，北京航空航天大學(xué)對(duì)五合金攻絲都相繼進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得了可喜的成果。1966 年哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用國(guó)外先進(jìn)的切削溫度技術(shù)進(jìn)行一系列的試驗(yàn)，取得了良好效果。 美國(guó)在振動(dòng)切削發(fā)展上曾走過(guò)彎路。20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，車削、磨削在日本己研究較成熟。研究切削溫度可以避免一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失。這種磨損一般表現(xiàn)為微粒脫落，當(dāng)?shù)都鈪^(qū)溫度高達(dá) 1200℃左右時(shí)，局部顆粒將呈現(xiàn)“半熔化”狀態(tài)，從而使粘結(jié)磨損大大加劇。而刀具一經(jīng)氧化和相變即會(huì)喪失其切削能力。② 當(dāng)θ ＜600℃時(shí)，隨工作前角的增大而減小；隨工作前角的減小而增大；當(dāng)θ ＞600℃時(shí)，積屑瘤消失，這時(shí)，切屑變形系數(shù)的減小是由于刀—屑平均摩擦系數(shù)的減??； 單位切削功率pc—θ 曲線有著與切屑變形系數(shù)曲線相似的形狀，其理由是不言而喻的，切屑變形大，需要的功自然也就大些。 研究切削溫度的意義切削加工時(shí)，切削溫度對(duì)工作前角、刀—屑平均摩擦系數(shù)，單位切削功率及切屑變形系數(shù)的影響都很大。因此，在進(jìn)行切削理論研究、刀具切削性能試驗(yàn)及被加工材料加工性能試驗(yàn)等研究時(shí)，對(duì)切削溫度的測(cè)量分析非常重要。在切削工程中，機(jī)床做功轉(zhuǎn)換為等量的切削熱，這些切削熱除少量逸散到周圍介質(zhì)中以外，其余均傳入刀具、切屑和工件中，刀具、工件和機(jī)床溫升將加速刀具磨損，從而引起工件熱變形，嚴(yán)重時(shí)甚至引起機(jī)床熱變形。外圓車刀在切削過(guò)程中刀片的溫度分布，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較證明ANSYS軟件的準(zhǔn)確性，并用ANSYS的模擬結(jié)果研究了切削速度對(duì)刀具溫度分布的影響。二、刀—屑界面上切屑底層金屬的強(qiáng)度隨切削溫度的上升而下降：① 當(dāng)θ ＞600℃時(shí)，刀屑摩擦系數(shù)的下降主要就是由于這個(gè)原因。刀具高速切削時(shí)的平均切削溫度可達(dá) 1000～1200℃，在此高溫下，即使在常壓和空氣氣氛中也足以使刀具刀尖區(qū)產(chǎn)生氧化、放氮甚至相變。隨著與合金元素的親和傾向不斷增加，將導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)磨損。由此可見切削溫度對(duì)加工工藝影響很大，對(duì)加工刀具壽命也有影響。其中一些代表入物，對(duì)切削溫度的基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了大量系統(tǒng)、深入地研究，并且有專門的著作。在切削溫度研究上作了大量工作，并在振動(dòng)車削、磨削、攻螺紋、鉆孔等應(yīng)用方面職得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 在我國(guó)，此項(xiàng)研究工作開始干20 世紀(jì)60 年代。20 世紀(jì)80 年代中期以后，哈爾濱工業(yè)大學(xué)又對(duì)車削淬硬不透鋼、鉆孔、鋁復(fù)合材料攻絲進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得了滿意的效果。但是，與傳統(tǒng)的加工理論與方法相比，切削技術(shù)仍是一種“年輕”的工藝方法，其理論體系尚不完善，還有許多問(wèn)題有待于深入研究。這方面關(guān)鍵的技術(shù)主要是用有限元對(duì)切削機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬，從而大大降低了對(duì)切削過(guò)程分析的成本并提高了分析的質(zhì)量。同時(shí)，受實(shí)驗(yàn)設(shè)備等客觀條件的限制，研究人員不可能在試驗(yàn)中大幅度地隨意改變工藝參數(shù)。 車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。圖21車削刀具的組成車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等組成。例如，硬質(zhì)合金車刀在切削普通碳素鋼時(shí)前角取10176。一般情況下后角取 6176。,剛性差時(shí)取較大的值，在車階梯軸時(shí)，由于切削方式的需要取大于或等于90176。一支良好的車刀必須具有剛性良好的刀柄及鋒利的刀鋒兩大部份。若此角度太小，刀具將在表面上摩擦，而產(chǎn)生粗糙面，角度太大，刀具容易發(fā)生震顫，使刀鼻碎裂無(wú)法光制。邊間隙角使工作物面和刀側(cè)面形成一空間使切削作用集中于切削邊提高切削效率。切削一般金屬，高速鋼車刀一般為8~16度，而碳化物車刀為負(fù)傾角或零度。 5) 刀端角 　　刀刃前端與刀柄垂直之角度。 7) 刀鼻半徑 　　刀刃最高點(diǎn)之刀口圓弧半徑。 二、硬質(zhì)合金焊接車刀 所謂焊接式車刀，就是在碳鋼刀桿上按刀具幾何角度的要求開出刀槽，用焊料將硬質(zhì)合金刀片焊接在刀槽內(nèi)，并按所選擇的幾何參數(shù)刃磨后使用的車刀。外圓車刀為例進(jìn)行模擬試驗(yàn)。 刀具材料應(yīng)具備的性能 高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨損的能力，它取決于組織中硬質(zhì)點(diǎn)的硬度、數(shù)量和分布。如，切削加工性、鑄造性、鍛造性和熱處理性等。性能：有較高的熱穩(wěn)定性；有較高的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性；制造工藝簡(jiǎn)單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造。鎢鉬鋼：典型牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2，可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各國(guó)廣泛應(yīng)用。適合于制造切削難加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大的復(fù)雜刀具、高動(dòng)載荷下