【正文】 圖 Fig . DXH2ZR1_DRGC1圖 Fig . DXH1ZR1_DRGC1Fig ZGAMZR1_DRGC1從這些圖中可以看出，周前角對(duì)應(yīng)力幾乎沒有影響，芯厚2對(duì)應(yīng)力有一定影響，芯厚1對(duì)模型所受的應(yīng)力影響非常顯著。 應(yīng)力 變形 Fig . Stress Fig . The Displacement 靈敏度分析1．局部靈敏度分析定義設(shè)計(jì)參數(shù)，建立、運(yùn)行靈敏度分析任務(wù)，顯示局部靈敏度分析結(jié)果同二齒平頭立銑刀的步驟一樣，不再祥述。（2）單擊鼠標(biāo)中鍵返回載荷定義對(duì)話框，在force 一欄輸入徑向載荷198軸向載荷1586和切向力0。 二齒立銑刀有限元分析過程，為二齒球頭立銑刀的有限元分析界面。d. 在Display type中選擇Fringe，在Quantity中選擇Stress（Displacement），在Component中選擇von Mises，在Display Option選項(xiàng)中勾選Continuous Tone.e. 單擊ok and show 按鈕顯示結(jié)果。圖 設(shè)計(jì)分析Fig. The Design of Analyse圖 測(cè)量Fig . Measure步驟三：顯示結(jié)果窗口a. 選擇圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出結(jié)果后處理主界面。k. ，單擊圖標(biāo) ，開始分析計(jì)算。g. Goal下面的Limits On measures選項(xiàng)是確定優(yōu)化時(shí)的約束條件。b. 在Analyse and Design Studies對(duì)話框中選擇FileNew Design Study…c. 系統(tǒng)彈出設(shè)計(jì)分析定義對(duì)話框。n. 單擊OK按鈕。j. 確認(rèn)Graph Location 的選項(xiàng)為Design Var，在下方選擇設(shè)計(jì)參數(shù)ZGAM。f. 系統(tǒng)返回到Result Window Definition對(duì)話框。b. 單擊 圖標(biāo)開始分析計(jì)算。 d. 在Study Name中輸入分析名稱global_zgam，在Type中選擇Global Sensitivity，在Analyses中選擇前面所建立的靜態(tài)分析任務(wù)Analysis1，勾選ZGAM，在Start和End中輸入數(shù)值。3. 全局靈敏度分析步驟一：建立全局靈敏度分析任務(wù) 在局部靈敏度分析中已經(jīng)粗略地研究了模型應(yīng)力隨參數(shù)的變化而發(fā)生變化情況，并篩選了兩個(gè)參數(shù)做進(jìn)一步研究。單擊OK按鈕完成設(shè)置，同理設(shè)置其它曲線圖的縱坐標(biāo)。 圖 周前角Fig . ZGAM圖 芯厚1 DXH1圖 二次后角 ZALF2 圖 芯厚2 DXH2，五個(gè)影響曲線圖的縱坐標(biāo)變化范圍不相同，不方便進(jìn)行比較。h. 定義DXH1結(jié)果窗口。e. 單擊ok按鈕完成結(jié)果窗口1的定義。步驟三：顯示局部靈敏度分析結(jié)果 ，系統(tǒng)彈出Result Window Definition對(duì)話框，選擇上面完成的局部靈敏度分析local1打開。b. 在Analyse and Design Studies對(duì)話框中選擇FileNew Design Study…c. 系統(tǒng)彈出設(shè)計(jì)分析定義對(duì)話框。d. 選擇參數(shù)中的周刃前角ZGAM，點(diǎn)擊Accept.e. 系統(tǒng)返回設(shè)計(jì)參數(shù)定義對(duì)話框。（2）對(duì)于那些對(duì)模型性能影響大的參數(shù)，進(jìn)行全局靈敏度分析。 進(jìn)行全局靈敏度分析，可以確定參數(shù)對(duì)模型某一性能的整體影響，尤其對(duì)于參數(shù)在變化過程中可能引起性能發(fā)生突變時(shí)，該方法就顯得尤為重要了。，+04mm。（5）單擊ok按鈕完成變形結(jié)果窗口的定義。3. 顯示靜態(tài)計(jì)算結(jié)果：（1） 選擇圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出結(jié)果后處理主界面。 劃分網(wǎng)格結(jié)果對(duì)話框 靜態(tài)分析任務(wù)定義對(duì)話框Fig . AutoGEM Summary Fig . Static state analyse2. 建立、運(yùn)行靜態(tài)分析任務(wù)：（1） 在MEC STRUCT菜單中選擇圖標(biāo) ，在彈處的Analtes and Design Studies對(duì)話框中選擇FileNew Static，彈出靜態(tài)分析任務(wù)定義對(duì)話框。（2）單擊鼠標(biāo)中鍵返回載荷定義對(duì)話框，在force 一欄輸入徑向載荷27軸向載荷1586和切向力1983。：由于刀體在加工過程中被夾具固定，所以將6個(gè)自由度完全固定。2. 模型的參數(shù)化（1）設(shè)置參數(shù)：單擊“工具參數(shù)”，按照前面的設(shè)計(jì)參數(shù)填寫此表，填寫完畢，單擊確定，完成參數(shù)的設(shè)置。然后點(diǎn)擊 ，系統(tǒng)提示是否繼續(xù)下一截面，回答Yes。（3）建模，步驟如下：。周刃后角2 (Zα2)ZALF230176。倒角 ( k )K 刀體 The Body 2．螺旋溝槽1及周刃前角設(shè)計(jì)。利用這種方法， 可以優(yōu)選出使變形最小、剛度最大的刀具幾何參數(shù)， 從而提高其切削性能。銑削碳鋼和合金鋼時(shí)，可減小切入沖擊，提高使用壽命。它切入切出時(shí)，切削厚度相同，有較大的平均切削厚度。逆銑銑削時(shí)，在銑刀與工件的接觸點(diǎn)處，銑刀速度有與進(jìn)給速度方向相同的分量。立銑刀若是因缺損、破損而不能再用，則需反過來選韌性好的材料，直至高速鋼立銑刀?，F(xiàn)在高速加工用的立銑刀， 大都用TiAIN 系的復(fù)合多層涂鍍技術(shù)進(jìn)行處理， 如目前在對(duì)鋁合金或有色金屬材料進(jìn)行干式切削時(shí)， DLC(DiamondLikeCarbon) 涂層刀具就受到極大的關(guān)注，預(yù)計(jì)其場(chǎng)前景十分可觀。聚晶金剛石(PCD) 刀具被稱之為21 世紀(jì)的刀具， 它特別適用于切削含有SiO2 的鋁合金材料， 而這種金屬材料重量輕、強(qiáng)度高， 廣泛地應(yīng)用于汽車、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)、電子裝置的殼體、底座等方面。進(jìn)一步發(fā)展新型高溫力學(xué)性能和高抗熱震性能的高可靠性的刀具材料(包括自潤滑刀具材料) ， 特別是為加工超級(jí)合金和高性能新型工程材料和高速干切削的刀具材料是發(fā)展的重點(diǎn)[12]。，這是Pro/M區(qū)別于其他有限元軟件最顯著的特征。在Pro/M 中，完成這種工作需要一次進(jìn)行以下步驟：。除了進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)分析的各種定義外，用戶需要定義設(shè)計(jì)參數(shù)、制定參數(shù)的變化范圍。在Pro/M中，每一個(gè)分析人物都可以看作成一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究。因此，可以說Pro/MECHANICA軟件可以真正使工程師們將精力集中在設(shè)計(jì)工作中，在設(shè)計(jì)初期就將設(shè)計(jì)和分析結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)。同其他有限元軟件相比，Pro/ENGINEER軟件可以完全實(shí)現(xiàn)幾何建模和有限元分析的集成。為模具設(shè)計(jì)師和塑料制品工程師提供使用方便的工具來創(chuàng)建模腔的幾何外形；產(chǎn)生模具模芯和腔體；產(chǎn)生精加工的塑料零件和完整的模具裝配體文件。擴(kuò)展了完全關(guān)聯(lián)的Pro/ENGINEER環(huán)境，使其包含了銑、車、線切割EDM以及輪廓線加工等制造過程。Pro/MESH Pro/SURFACE Pro/ASSEMBLY可以生成高精度的曲面幾何模型，并能夠直接傳送到機(jī)械設(shè)計(jì)和/或原型制造中。 （4）易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。下面就Pro/ENGINEER的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡單的介紹。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。本文對(duì)立銑刀進(jìn)行靜態(tài)有限元分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行局部靈敏度分析和全局靈敏度分析，挑選出對(duì)模型剛度影響最大的參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。（4）CAM子系統(tǒng)：基于Visual C++、ACCESS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)模塊。其主要功能是根據(jù)用戶的不同工作要求實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源（如產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、文件庫等）的合理配置、調(diào)用、檢索、管理以及對(duì)各系統(tǒng)模塊的協(xié)調(diào)和管理等。具體研究內(nèi)容如下：（1）建立數(shù)控立銑刀的三維設(shè)計(jì)模型；（2）在三維模型的基礎(chǔ)上，基于Pro/MECHANICA模塊完成數(shù)控立銑刀結(jié)構(gòu)的有限元分析。想要實(shí)現(xiàn)對(duì)它的建模和分析，必須要有一個(gè)集CAD、CAM及CAE于一體的軟件，才能完好的實(shí)現(xiàn)。（3）提供更方便的工藝管理手段 CAM的工藝管理是數(shù)控生產(chǎn)中至關(guān)重要的一環(huán)，未來CAM系統(tǒng)的工藝管理樹結(jié)構(gòu)，為工藝管理及即時(shí)修改提供了條件。CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾方面：（1）面向?qū)ο?、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系 傳統(tǒng)CAM曲面為目標(biāo)的體系結(jié)構(gòu)將被改變成面向整體模型（實(shí)體）、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系。典型的CAM系統(tǒng)有UG、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM等。這是因?yàn)?，一方面我們?nèi)鄙僮约洪_發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)分析軟件，另一方面還大量缺乏掌握CAE技術(shù)的科技人員。僅以有限元計(jì)算分析軟件為例，目前的世界年市場(chǎng)份額達(dá)50億美元，并且以每年15%的速度遞增。研究和應(yīng)用的領(lǐng)域以及分布的行業(yè)和地區(qū)還很有限，現(xiàn)在還主要局限于少數(shù)具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的大型企業(yè)、部分大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)。 我國CAE技術(shù)現(xiàn)狀隨著我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化水平的提高，計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)也在我國蓬勃發(fā)展起來。在北美、歐洲和亞洲一些國家的機(jī)械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽車和電氣工業(yè)設(shè)計(jì)等許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。CAE系統(tǒng)所具有的主要功能：1）基于幾何模型的CAE系統(tǒng)可以很容易地計(jì)算零件的質(zhì)量參數(shù)；2）具有機(jī)構(gòu)分析功能的CAE系統(tǒng)，可以檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否與設(shè)想的一致，以及在運(yùn)動(dòng)過程中是否發(fā)生碰撞，即進(jìn)行干涉效驗(yàn)；3）基于數(shù)理模型的CAE系統(tǒng)，利用有限元法、邊界元法和模態(tài)分析法，可以對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度分析、振動(dòng)分析和熱分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)向更高速和更小型化的發(fā)展和分析軟件的不斷開發(fā)和完善，CAE技術(shù)的應(yīng)用將愈來愈廣泛并成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。 CAE系統(tǒng)概述 概述近20年來，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，CAE技術(shù)有了長足的發(fā)展。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型時(shí)，多采用參數(shù)化建模技術(shù)，而當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)象需要更大的修改自由度時(shí)，則采用變量化建模技術(shù)。二維建模是最初的CAD技術(shù)依賴幾何模型來解決二維繪圖問題的，之后發(fā)展為三維的幾何建模技術(shù)。 CAD系統(tǒng)概述先進(jìn)的CAD系統(tǒng)均由硬件和軟件兩大系統(tǒng)組成。CAD是CAE和CAM的基礎(chǔ)。有限元分析可完成力學(xué)分析（線性、非線性、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）、場(chǎng)分析（熱場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等）、頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。20世紀(jì)90年代CAE技術(shù)逐漸成熟壯大，軟件的發(fā)展向與各CAD軟件的專用接口和增強(qiáng)軟件的前后置處理能力方向發(fā)展，使CAE走上了CAD/CAE/CAM集成的道路。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)硬件及輸人、輸出設(shè)備也有較大發(fā)展，32位的工作站可以和小型機(jī)、甚至中型機(jī)相媲美，價(jià)格低廉的彩色光柵圖形顯示器占據(jù)統(tǒng)治地位，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得以廣泛應(yīng)用，所有這些都大大促進(jìn)了CAD/CAM的更大發(fā)展。該時(shí)期較著名的交互式系統(tǒng)有： therland研究的“sketchpad”系統(tǒng)；1964年美國通用汽車公司的“DAC一1”系統(tǒng)；1965年洛克希德公司推出的“CAD/CAM”系統(tǒng)，貝爾電話公司的“GRAPHIC一1”系統(tǒng)等，但當(dāng)時(shí)刷新式顯示器價(jià)格十分昂貴，CAD系統(tǒng)因此難以普及。20世紀(jì)50年代中期，MIT研制開發(fā)了自動(dòng)編程語言(APP)提出了被加工零件的描述、刀具軌跡的計(jì)算、后置處理及數(shù)控指令自動(dòng)生成等CAM基本技術(shù)。在1952年美國MIT試制成功了世界上第1臺(tái)數(shù)控銑床，解決了復(fù)雜零件的加工自動(dòng)化，促使了數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展。② 20世紀(jì)60年代前期的研制試驗(yàn)階段此階段是交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的最重要時(shí)期。④ 20世紀(jì)80年代后的迅速發(fā)展階段20世紀(jì)80年代工業(yè)界開始認(rèn)識(shí)到CAD/CAM新技術(shù)的重要性，大量推出新原理、新方法、新軟件，并把單一功能軟件集成，使之不但能繪制工程圖形，而且能進(jìn)行自由曲面設(shè)計(jì)、有限元分析、三維造型、機(jī)構(gòu)及機(jī)器人分析與仿真等多種應(yīng)用。20世紀(jì)7080年代是CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了大量的機(jī)械軟件，軟件的開發(fā)主要集中在計(jì)算精度、硬件及速度平臺(tái)的匹配、計(jì)算機(jī)內(nèi)存的有效利用及磁盤空間利用上，而且有限元分析技術(shù)在結(jié)構(gòu)和場(chǎng)分析領(lǐng)域獲得了很大的成功。CAE（Computer Aided Engineering）通常指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析。是為數(shù)控機(jī)床服務(wù)的。所以如果CAD開展的不好，CAE和CAM就很難做好。按照設(shè)計(jì)模型的不同，CAD系統(tǒng)分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。隨著幾何建模技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的要求，出現(xiàn)了參數(shù)化和變量化的建模技術(shù)，并日趨廣泛使用。常用的軟件有：UG、I DEAS、SOLIDWORKS、SOLIDEDGE、MDT、Pro/E 等，Pro/E 是最成功的一種設(shè)計(jì)軟件[16]。21世紀(jì)，是信息和網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代。CAE指的是初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段中的模擬分析計(jì)算。這些