【導讀】在工業(yè)化發(fā)展的今天，各種機械產品層出不窮，精度要求不斷提高。輪傳動作為傳動機構的重要組成部分，其精度高低直接影響產品質量。具，尤其是阿基米德齒輪滾刀在加工各種齒輪的過程中得到了廣泛的應用。所以，對阿基米德齒輪滾刀精度的分析檢測是非常有必要的。本設計主要任務是對零前角阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差進行檢測。進給工作臺零件圖，立柱導軌零件圖。更高的要求，特別是各行業(yè)生產設備。性能的好壞主要又是由構成設備的零部件精度決定。握，決定了公司的效益。所以，各大齒輪制造商在擴大齒輪產量、增加齒輪品種的同時，因此，研究阿基米德齒輪滾刀的測量技術和研制相應。滿足人們生產需要。由于齒輪的種類很多，其生產批。的，這種加工方法稱為無瞬心包絡法。根據不同的生產要求和條件，選用結合市的齒輪刀具是很重要的。齒輪的幾何特征。

　　

【正文】 附錄 1 絕熱高速切削有限元模型 摘要 二維正交切削過程的有限元模型 正在 發(fā)展 。 仿真 是 使用標準的有限元軟件 結合一個特殊的電動機 ， 這種電動機是 能 夠 以網捕捉 的形式用有規(guī)律的 四邊形和 三角形 在剪切 區(qū)域完整的捕捉事物。重現事物和確保數據收斂的這種技術 已經尋找到了 。 分割 碎片 有序排列和分割過程還在研究過程中 。 令人特別關注的是剪裂帶 產生的問題 。 彈性性能 和切割速度 的影響也正在 討論 。 Elsevier 公司 2020 科技有限公司保留所有權利 。 關鍵詞 ： 加工 ； 有限元 ； 格 ； 芯片分割 ； 絕熱剪切帶 言 鈦合金 Ti6Al4V 被廣泛應用于航空航天及其他工業(yè)應用 。 這些合金大部份 是應用 于機械加工 。 因此設計 具有更好的可加工性鈦合金是一個值得研究的目的 。 為了達到這一目的 ,找出嚴重影響 材料 可加工參數 是非常必要的 。 這項工作可以利用有限元計算機模擬 的 參數研究 方法來完成 。 一旦 這 最有前途的設計 方法被肯定 ,實現 合金 改用的最后的一步材料設計過程就完成了 。 這種方式類似于標準 的 CAE 生產周期 ， 只有 僅有少量幾個 原型 被建立 。 創(chuàng)造一個金屬切削過程 的 可靠的計算機模型在這個過程中是一個關鍵步驟 。 在本文中 ， 我們在一些細節(jié) 描述了 這種模型 。 它使用標準的有限元軟件 來 計算 ， 從而保證可移植性和靈活性 。 隨著嚙合算法 的要求迫切 ， 特別預處理器已經研制成功 ， 這 個特別的處理器是用 C++編程 ， 且可能應用于不同平臺 。 本文安排如下 ； 第 2 部分在 對模型要求的一個簡短說明 之后， 第 3 部分對 有限元模型 進行詳細介紹。 第 4 簡述了一 些模型 的加工 成果 ， 重點放在細節(jié)的切屑形成過程 。 第 5總結工作 ， 并指出今后的研究目標 。 39 問題 在金屬切削過程中 ， 材料被 切割工具從工件表面 切除 ， 碎屑形成 。 這個問題涉及塑性大變形 ， 隨著 刀具和工件 、 工具和 碎屑之間的 摩擦產生大量的熱量 。在刀具前端 工件材料 的分離 也 已經被模擬 。 隨著 材料參數 的 影響 對材料設計的考慮比對加工過程本身更重要。這個切削過程的模擬就是 指 正交切削 。 這個 過程是 用 二維模擬 的 ,這大大減少了計算機所需要的計算時間 。更 進一步簡化是做 非常嚴格的 假設 的 工具 。 在仿真 中 摩擦與熱流 進入 工具 已經 被忽略 ，但是 可以很容易被包括在內 。 這種忽略的原因是 ， 有必要盡可能簡化切削過程 ，像 下文將作解釋 那樣， 透視其背后的機制 。 另外 ， 毫無塞爾馬輻射從表面上的 碎屑產生，在材料邊界 也 沒有 的熱傳導。 綜上所述 ， 高速切削是一個非線性問題 。它已經被 一個完全熱力耦合有限元模型模擬 。 因此 ， 編制了有限元法處理金屬切削加工 時的 劃傷 問題就成為 一個艱巨的任務 ， 利用商業(yè)有限元軟件是一個有吸引力的替代方案 。 現代有限元軟件可以在原則處理這類強非線性問題 。在 我們的研究 中， 我們決定用 ABAQUS 中 /標準程式系統(tǒng) ，這種系統(tǒng) 允許定義復雜的接觸狀況 ，盡量避免定義材料屬性， 在多方面 保證程序 可定制的 ， 包括由用戶自定義子程序 。我們假定 以下 大部分 的 方法 可以應用于 同樣 大的有限元 包 。 由于使用的標準化軟件 ， 方程 公式 (有限元法 ， 熱耦合 ， 一體化計劃 ， 等 )可以 在別的 非常詳細的 資料中 找到 [3]。 金屬切削過程中許多有限元模擬所用明確的方法 (例如見 [17] )都能被演示。這些公式方法都是有保證的。 (概述了切削過程 中有 有限元 能夠被在[16]中好到 )。 盡管如此 ， 決定用一個隱碼 . 在模擬 過程中匯總被 檢查 ， 但迭代過程不再保證銜接 。 利用 ABAQUS /標準內含編碼有一個好處 ， 實行模擬 過程中允許 用戶 在很大的范圍內 靈活的自定義子程序 。 這種套路 ,可以用來執(zhí)行復雜的材料分離準則 。 此外 ， 如果本地網 有 細化的需要 ， 隱碼有較好的標度行為 。 如果狹窄剪切帶形式 , 命令執(zhí)行的 單元尺寸為 1 鎊或不足 1鎊是必要的 (見第 節(jié) )優(yōu)勢 ， 在 CPU 使用時間有明確的算法 ， 將大大降低 。 如果摩擦的影響較大 ， 一個明確的方法可能是上 好的，然而， 并非如此 。另一方面 ， 明確方法往往需要改變一些物理參數 ， 如密度或工具的速度 ， 或用人工粘性 。 我們認為 , 如果銜接能夠達到 ， 沒有任何理由去考慮的一個隱模擬不亞于一個明確的 。 也不同于許多其他的模擬 ,我們充分利用綜合階四邊形 ，它 有優(yōu)于三角 40 元素更好的收斂性能 . 這 個問題的 進一步討 論在第 節(jié) 。 當正交 切削時， 鈦合金形式分割 碎屑 (見圖 9 )。 金屬切削過程中任何詳細 的 模擬 都必須能夠 借此分割考慮 。 碎屑 分割背后的機制仍然沒有完全弄懂 [12， 15， 25， 26]。 顯然 ， 所謂的絕熱剪切 在 分割過程 起了 突出的作用 : 剪切帶材料熱軟化 導致在這個區(qū)域產生 變形 。在 軟化 和 變形 之間 的反饋 引起狹長區(qū)域附加巨大 變形 , 而周圍的 材料 只 產生 微 小 變形 。然而， 不知道絕熱剪切帶是否 是由裂縫延伸到材料中引起的 成的 ，這在 [25]是 作為假設 。 如果這是正確的， 應力集中在裂紋尖端誘 引起 剪切帶形 變 (見例如 [5] )。 在這里通過對 該 模型 描述 ,我們假定 碎屑 分割是 由 純絕熱剪切 ,不是 裂縫 引起的。 很顯然 , 剪切帶材料點 的 有效塑性流動曲線必須 表明最大值。 我們 選用一個 使溫流動曲線出現最大值曲線流場 ， 詳細解釋見 節(jié) 。 如果分割 碎屑 形式 ,集中應力 導致了 碎屑 (近似 )連續(xù)變形 。 必須采取措施 ， 以 避免 有限元網格 因 扭曲 太大而 變形 ， 尤其是在 用 四邊形 元素 仿真的 的過程中。 綜上所述 ,模擬 需 滿足下列要求 : ?盡可能定期使用四邊形 ， 避免極端網格扭曲 ； ?剪切帶 內 高密度網 格； ?碎屑 連續(xù)變形 (分割 )； ?隱式算法收斂 ； ?為得到 可移植性和靈活性 使用標準軟件 。 在金屬切削模擬 ，為 自動 形成 網格 算法的選用 是 固定 的 ，如用 拉格朗日方 算法， 元素扭曲變大 ， 尤其是 分割碎屑 形式 。頻繁重復分割以避免 分子扭曲 太大。在材料移出的 剪切帶它也可以用來制造 精確 網 格 (見 插圖 6)。 然而 ,標準網 格 發(fā)電機是不能處理復雜的任務 。 因此 ， 預處理程序 已經編輯了能夠分割曲率很大的被用 四邊形 剪切生成的區(qū)域程序。 剪切帶 的 位置是 用幾何判據 和 網格細化自動 決定的。 預 處理程序將 在下一節(jié)描述 。 隨后 ，對 網格生成過程和建模的分割 的 詳細 內容 作解釋 。 網發(fā)電 的原理 過去的 預 處理程序 (被 稱為 pre++ )都是用 標準 數據 庫 在 C++中寫的， 因此 ，可以 移植到不同的平臺 。 預 處理程序被 用來計算幾何參數數據 ， 使模型參數 輕松 改變 。 它適用于 二維三維空間中 各種各樣的問題 。 生成四邊形最簡單的辦法是 劃分 組 件 的物理區(qū)域 ，組件是被 四條線 和 一 41 個映射單位正方形 限制的。 單位正方形 有規(guī)律的 嚙合可以映射回 用等角投影的 該地區(qū)本身 。細節(jié)的 詳細敘述 見 〔 23， 24〕 。 如果我們在 真實空間內用 (x,y)，在平面內用（ ξ ， η ）定義 坐標 ， 一般曲線坐標系可以 通過解 拉普拉斯方程 來 定義 0xx yy???? （ 1） 0xx yy???? （ 2） 這里的 xx? 表示 22x???，等等。 這個方程系統(tǒng)的物理解釋 :當兩個對立 邊攜帶 不同的電壓 ， 坐標 協調 電場 區(qū)域的等 勢線 。 把 坐標 （ ? ， ? ）作 為獨立變數 ， 這當然是很容易 求解的 方程 。 在這種情況下方程已被顛倒過來 ， 求解 ? ? ? ? ? ?2 2 2 220x y x x x y y x x y x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? （ 3） ? ? ? ? ? ?2 2 2 2x y y x x y y y x y y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? （ 4） 這是一個半橢圓形的線性方程組求解 ， 可以解決使用標準方法 。 嚙合算法通常是用來制造網在一個物理地區(qū) ， 是經過了一個有限元計算 的結果 ， 因為它 被 用來自動 生成 網格的過程 。 因此 ，界限被 計 算步驟 定義， 因此已經離散 。 求解 方程， 定期矩形網使用的網格大小的選擇應小于最小距離 ， 使等量的舊與新網 相 同 。 由于不規(guī)則形狀的區(qū)域解點數目已是一個相當大的 數據，謹慎 選擇算法是有 優(yōu)勢 的 。 我們已經 制定 了一個多重算法 ，詳細介紹見 勃蘭特 [7]。 這種算法的優(yōu)點是快速 ， 穩(wěn) 定， 而且 也 給出一個截斷誤差 的 估計 。 這種計算方法可以起到數值誤差是可比的截斷誤差 。 由于方程是非線性的 ，只能用 近似格式 ( FAS )的方法來進行 。 多重技術依賴的事實標準松弛方法 (如高斯 賽德爾 )非常有效地減少振蕩解決部分誤差 ， 而暢順 ， 大部份波長不影響不大 。因此 ， 我們經過幾個步驟放寬任何涉及方程的誤差可以代表以及對粗網少點 。 放松對這個粗格再次降低小波長組成 ， 其中 ， 現在有一個較大的絕對波長為電網是粗糙 。 因此 ， 遞歸計劃是用在錯誤的 ， 是有效降低對所有尺度 。 這種算法是一個標準的工具 ,用于解決橢圓型方程使讀者可參考文獻進一步 42 的 詳細內容 [20]。 它只需約一分鐘 ， 一個標準的工作站 ， 即使格數點約 為250 000 只要界限的區(qū)域不是太強烈彎曲 。插圖 1( a )顯示坐標系 在一個 簡單的區(qū)域 被用描述算法創(chuàng)建。 43 附錄 2 A finite element model of high speed metal cutting with adiabatic shearing Abstract A finite element model of a twodimensional orthogonal cutting process is developed. The simulation uses standard finite element softw are together with a special mesh generator that is able to mesh th e chip pletely w ith regular quadrilateral elements and a strong mesh refinement in the shear zone for continuous and segmented chips. The techniques of remeshing and to ensure convergence of the implicit calculation is described. Results for the formati on of segmented chips are presented and the segmentation process is studied. Of special interest is the occurrence of split shear bands. The influence of the elastic properties and of the cutting speed is also discussed. Keyw ords: Machining。 Finite elements。 Remeshing。 Chip segmentation。 Adiabatic shear bands 1. Introduction Titanium alloys like Ti6Al4V are widely used in aerospace and other industrial applications. A large fraction of the production costs for ponents made of these alloys is due to mac hining. The design of titanium alloys with better machinability is therefore a worthw hile research aim. To achieve this, it is necessary to identify the i mportant material parameters that cri