【正文】 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。 Fig DXH2ZR1_DRGC1 芯厚1Fig DXH1ZR1_DRGC1。2． 從變形圖來(lái)看，刀齒在切向力的方向上的變形最大，這和刀齒所受切向方向的力最大有關(guān)。計(jì)算機(jī)圖形功能使設(shè)計(jì)者可用多種辦法研究物體：將物體在計(jì)算機(jī)屏幕上旋轉(zhuǎn)、將其分成幾段、將物體局部放大以仔細(xì)研究以及在運(yùn)動(dòng)程序的幫助下研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？墒褂枚喾N不同辦法在計(jì)算機(jī)屏幕上生成圖形。在用這種方法時(shí)，待分析物體用很多有壓力及彎曲特征的小元素組成的模型表示。他們可以生成三維零件圖并且可以無(wú)限制地修改以獲得所需的結(jié)果。實(shí)體模型是最復(fù)雜的建模層次，并且用于建立實(shí)體模型的程序在一段時(shí)期內(nèi)只用在大型計(jì)算機(jī)上。CAD/CAM是一個(gè)統(tǒng)一的軟件系統(tǒng)，其中CAD部分是在計(jì)算機(jī)內(nèi)與CAM連接在一起的。在航空航天工業(yè)中，要用CAD/CAM處理器完成航天器設(shè)計(jì)，系統(tǒng)必須能夠容納從不同用戶處得到的新的數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)的修改。CAD/CAM技術(shù)是朝向未來(lái)工廠設(shè)計(jì)方向邁出的重要一步。如果在一部臺(tái)式計(jì)算機(jī)平臺(tái)上能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，那就可以節(jié)省大量的時(shí)間和金錢。優(yōu)化設(shè)計(jì)程序?qū)⒃试S工程師們監(jiān)督該設(shè)計(jì)步驟和進(jìn)度，必要時(shí)停止設(shè)計(jì)，改變?cè)O(shè)計(jì)條件和重新開始。此外，工程師們應(yīng)該能夠通過(guò)多學(xué)科的不同類型的優(yōu)化分析使多種約束條件結(jié)合起來(lái)。AutoCAD軟件可根據(jù)需要多次復(fù)制所需模型的形狀和幾何尺寸，快速自動(dòng)地進(jìn)行剖面填充及尺寸標(biāo)注。這些數(shù)據(jù)也可被傳送給繪圖機(jī)，打印出常見(jiàn)的圖紙，通過(guò)直接連接到計(jì)算機(jī)輔助制造機(jī)床或電話線傳到地球的任何地方。除了最初購(gòu)買CAD工作站的花費(fèi)，CAD的唯一缺點(diǎn)是它是一個(gè)小軟件，而它能容易被克服。 a task which is performed by the puter, the deflections of the object can be displayed on the puter screen by generating animation of the model.With any of these methods, or other which are used, the CAD system generates at the design stage a single geometric data base which can be used in all phases of the design and later in the manufacturing, assemble, and inspection processes.CAD/CAM SystemsComputeraided design (CAD) means the use of a puter to assist in the design of an individual part or a system, such as an aircraft. The design process usually involves puter graphics.Computeraided manufacturing (CAM) means the use。修改計(jì)算機(jī)以某種便于修改的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且不斷地提供反饋給用戶。最明顯的位置是監(jiān)視器。用計(jì)算機(jī)計(jì)算零件的變形量是一個(gè)重要功績(jī)。為了使產(chǎn)品從簡(jiǎn)單輪廓圖形到三維實(shí)體模型系統(tǒng)化、系列化，設(shè)計(jì)者必須廣泛接觸設(shè)計(jì)目標(biāo)和特性約束條件。第二步，定義優(yōu)化目標(biāo)和響應(yīng)約束。這樣一種方法使得即使是很簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)任務(wù)也變的困難，因?yàn)橥ǔＫǜL(zhǎng)的時(shí)間，需要廣泛的人一機(jī)交互配合，且偏于用設(shè)計(jì)組的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)。當(dāng)CAM系統(tǒng)中涉及數(shù)控檢驗(yàn)程序以及加工時(shí)要求同時(shí)觀測(cè)零件的變化狀況時(shí)，固體幾何模塊描述就很重要。單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)從實(shí)質(zhì)上減少了認(rèn)為誤差，極大的縮短了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)想到制造出最終產(chǎn)品所需的時(shí)間。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）意思是用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助制造零件。一旦這樣生成后，模型就可以被渲染，使得圖形看上去更逼真。為了有利于工程設(shè)計(jì)的變化，可使用帶有自動(dòng)尺寸變化的系統(tǒng)對(duì)零件進(jìn)行尺寸標(biāo)注。采用成組技術(shù)可使工廠減少所用零件得數(shù)量，并使零件在工廠中的制造、運(yùn)輸效率更高。計(jì)算機(jī)生成的圖形是線框圖線。盡管CAD系統(tǒng)并非一定要包含計(jì)算機(jī)繪圖，但能將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品顯示在屏幕上是CAD系統(tǒng)的最有價(jià)值的特征之一。從優(yōu)化后模型的受力和變形分析中可以看出相比優(yōu)化前，模型所受應(yīng)力和變形有所下降，這說(shuō)明我們所得出的結(jié)果符合實(shí)際情況，結(jié)果很合理。3. 全局靈敏度分析步驟與二齒平頭立銑刀全局靈敏度分析一樣，在此也不細(xì)說(shuō)。 靜態(tài)分析劃分網(wǎng)格與靜態(tài)分析的過(guò)程與二齒平頭立銑刀一樣，在這也不細(xì)述了。 優(yōu)化前 優(yōu)化后 Before optimization After optimization 二齒球頭立銑刀建模及有限元分析過(guò)程1. 建模過(guò)程和二齒平頭立銑刀建模過(guò)程一樣，采用混成法建立三維模型，然后陣列以得到最終的模型，與之不同的是在利用混成法掃溝槽的時(shí)候，二齒平頭立銑刀僅用了兩步混成，而二齒球頭立銑刀用了多步混成才實(shí)現(xiàn)了建模，然而，原理是一樣的，在此就不再贅述了。運(yùn)算信息最后給出優(yōu)化結(jié)果。f. 單擊Goal右側(cè)的Select按鈕，我們選擇測(cè)量值max_stress_vm。l. 單擊OK按鈕完成結(jié)果窗口的定義。d. 選擇上方工具欄中的圖標(biāo) 。a. 選擇圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出Analyse and Design Studies對(duì)話框。具體方法如下：左鍵單擊圖ZGAM_STRESS，選擇FormatGraph，出現(xiàn)Graph Window Options對(duì)話框。f. 定義ZALF1結(jié)果窗口。e. 單擊Accept按鈕完成局部靈敏度的定義，返回到分析設(shè)計(jì)研究對(duì)話框，新建的靈敏度分析任務(wù)已經(jīng)出現(xiàn)在對(duì)話框中。b. 單擊Create ...按鈕新建一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)彈出設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)話框。 進(jìn)行局部靈敏度分析，可以較容易地知道那些參數(shù)對(duì)性能影響較大，從而縮小研究范圍。 結(jié)果定義 （3）單擊ok按鈕完成應(yīng)力結(jié)果窗口定義。 靜態(tài)分析1. 網(wǎng)格劃分：（1） 改變AutoGEM參數(shù)設(shè)置：點(diǎn)選“自動(dòng)幾何設(shè)置”，打開AutoGEM SETTING對(duì)話框，再次對(duì)話框的中上部選擇Limits，然后將允許的最小角度由原來(lái)的值5都改為16，單擊ok完成設(shè)置的修改。 二齒立銑刀有限元分析過(guò)程[３，５，10］?！耙话?，草繪截面，完成”然后選擇“光滑，完成”再選草繪平面“TOP面，正向，缺省”進(jìn)入草繪界面。芯厚1 ( dx1 )DXH1芯厚2 ( dx2 )DXH2容屑槽半徑( r1 )R12齒背弧半徑( r2 )R26切削刃長(zhǎng)（l2）L2303．螺旋溝槽2及周刃后角設(shè)計(jì) 。實(shí)踐證明不對(duì)稱順銑用于加工不銹鋼和耐熱金屬時(shí)，可是切削速度提高40%～60%，并可減少硬質(zhì)合金的熱烈磨損。實(shí)踐表明，順銑時(shí)，銑刀使用壽命比逆銑提高2～3倍，表面粗糙度也可減小。（210HV左右）和模具鋼（370HV左右）作為被加工材料，選用立銑刀材料。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN) 。（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)分析：在基本分析的基礎(chǔ)上，用戶指定研究目標(biāo)、約束條件、設(shè)計(jì)參數(shù)，然后在參數(shù)的給定范圍內(nèi)求解出滿足研究目標(biāo)和約束條件的最佳方案。 基于Pro/M的有限元分析任務(wù)在Pro/M中，將每一項(xiàng)能夠完成的工作稱之為設(shè)計(jì)研究。 有限元分析（Pro/MECHANICA）簡(jiǎn)介Pro/MECHANICA是美國(guó)PTC（Parametric Technology Coporation，參數(shù)技術(shù)公司）開發(fā)的有限元軟件。一旦網(wǎng)格劃分完成，模型可以輸出到先導(dǎo)FEA程序中。滿足工業(yè)上使用物理模型作為新設(shè)計(jì)起點(diǎn)的需求。能夠使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員從圖紙、照片、透視圖或者任何其它二維圖象中快速的生成一個(gè)三維模型。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。1. 主要特性 CAE子系統(tǒng)框架Fig . The Framework Of CAE Subsystem 基于Pro/MECHANICA的有限元分析原理 Pro/ENGINEER軟件簡(jiǎn)介1985年，PTC公司成立于美國(guó)波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。其主要功能是基于Pro/ E強(qiáng)大的參數(shù)化功能，在Pro/ Toolkit的模塊環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了立銑刀三維造型的參數(shù)化設(shè)計(jì)。本課題提出了“基于Pro/MECHANICA的立銑刀有限元分析”的研究課題。（2）基于知識(shí)的智能化系統(tǒng) 未來(lái)的CAM系統(tǒng)不僅可繼承并智能化地判斷工藝特征，而且具有模型對(duì)比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優(yōu)化，效率更高。 CAM系統(tǒng)概述CAM中的核心技術(shù)是數(shù)控技術(shù)，編制零件加工程序是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，靠手工編程無(wú)法滿足復(fù)雜零件數(shù)控加工的需求，50年代初期，美國(guó)開始了數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)APT語(yǔ)言的研究，形成了早期的CAM系統(tǒng)；如20世紀(jì)60年代開發(fā)的編程機(jī)及部分編程軟件∶FANUC、Siemens編程機(jī)。在CAE分析軟件開發(fā)方面，我國(guó)目前至少落后于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家十年。通過(guò)CAE與CAD、CAM等技術(shù)的結(jié)合，使企業(yè)能對(duì)現(xiàn)代市場(chǎng)產(chǎn)品的多樣性、復(fù)雜性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等做出迅速反應(yīng)，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 CAE系統(tǒng)的主要功能產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程均可分為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造四個(gè)階段。對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行仿真和分析，模擬真實(shí)環(huán)境中的工作狀況進(jìn)行分析和判斷，以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷（如：零件結(jié)構(gòu)中應(yīng)力、應(yīng)變分布是否合理、運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)中的干涉狀況等）和潛在的失敗因素，提前進(jìn)行改善和修正，從而有效地減少了設(shè)計(jì)周期，也為優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。軟件系統(tǒng)是由支持軟件和應(yīng)用軟件組成。CAM（Computer Aided Manufacture）可完成自動(dòng)生成零件加工的數(shù)控代碼，并可進(jìn)行加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬、干涉和碰撞檢查等。CAE技術(shù)比起CAD、CAM發(fā)展得晚，在20世紀(jì)6070年代，處于探索階段，有限元技術(shù)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題進(jìn)行發(fā)展，以解決航空航天技術(shù)發(fā)展過(guò)程中所遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模擬實(shí)驗(yàn)和分析。50年代后半期出現(xiàn)了光筆，由此開始了交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究。從此以后，CAD技術(shù)與CAM技術(shù)便相輔相成地發(fā)展起來(lái)，在過(guò)去的40多年中，CAD/CAM技術(shù)經(jīng)歷了如下四個(gè)主要發(fā)展階段【14~15】：① 20世紀(jì)50年代的初始準(zhǔn)備階段美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)于1950年在“旋風(fēng)”計(jì)算機(jī)上采用陰極射線管(CRT)做成圖形終端，并能顯示圖形。30年來(lái)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的CAD技術(shù)不斷創(chuàng)新、完善，逐步發(fā)展形成一個(gè)從研究開發(fā)、生產(chǎn)制造到推廣應(yīng)用和銷售服務(wù)的完整的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計(jì)算，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。硬件系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組成。機(jī)器的運(yùn)動(dòng)仿真及分析，是采用CAD系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。大力推進(jìn)我國(guó)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)的科學(xué)研究和工業(yè)化應(yīng)用勢(shì)在必行[17]。就CAE技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用而言，西方發(fā)達(dá)國(guó)家目前已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化階段。我國(guó)的計(jì)算機(jī)分析軟件開發(fā)是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，嚴(yán)重地制約了CAE技術(shù)的發(fā)展。提高我國(guó)工業(yè)企業(yè)的科學(xué)技術(shù)水平，將CAE技術(shù)廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)與制造過(guò)程還是一項(xiàng)相當(dāng)艱巨的工作。系統(tǒng)將能夠按照工藝要求自動(dòng)識(shí)別并提取所有的工藝特征及具有特定工藝特征的區(qū)域，使CAD/CAE/CAM的集成化、自動(dòng)化、智能化達(dá)到一個(gè)新的水平。Pro/E是一套具有優(yōu)秀的三維造型功能、強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)和同意數(shù)據(jù)庫(kù)管理等特點(diǎn)的CAD軟件。（2）CAD子系統(tǒng)：基于Pro/ E開發(fā)環(huán)境，利用Pro/ Toolkit和ACCESS開發(fā)工具Visual C++“CAD子系統(tǒng)”。靈敏度分析是對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)作鋪墊，優(yōu)化設(shè)計(jì)是由用戶指定研究目標(biāo)、約束條件、設(shè)計(jì)參數(shù)，然后在參數(shù)的給定范圍內(nèi)求解滿足研究目標(biāo)和約束條件的最佳方案。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。 （3）裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。 Pro/PERSPECTASKETCH Pro/SCANTOOLS對(duì)Pro/ENGINEER中創(chuàng)建的實(shí)體模型和薄壁模型進(jìn)行自動(dòng)的有限元網(wǎng)格劃分，能夠使擁護(hù)快速的評(píng)價(jià)不同描寫在各種條件下的不同模型構(gòu)造。除此以外還有很多模塊，由于篇幅限制，就不贅述了。使用Pro/MECHANICA不需要較深的有限元知識(shí)，用戶只要略懂材料屬性和應(yīng)力應(yīng)變基礎(chǔ)就可以進(jìn)行復(fù)雜模型的分析工作。用戶可以用靈敏度分析來(lái)研究哪些設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)模型的應(yīng)力或質(zhì)量影響較大。刀具材料的發(fā)展， 高速切削技術(shù)發(fā)展的歷史，也就是刀具材料不斷進(jìn)步的歷史。 刀具材料的選擇依據(jù)切削工具的硬度必須是工件硬度的2~4倍。由于銑刀刀刃切入工件時(shí)的切削厚度不同，刀齒與工件的接觸長(zhǎng)度不同，所以順銑和逆銑時(shí)給銑