【正文】 PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete。 壓電分析 用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì) AC （交流） 、 DC （直流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。 流體動(dòng)力學(xué)分析 ANSYS 流體單元能進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，分析類(lèi)型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 電磁場(chǎng)分析 主要用于電磁場(chǎng)問(wèn)題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線分布、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。熱傳遞的三種類(lèi)型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。 ANSYS 程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問(wèn)題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。 ANSYS 可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類(lèi)型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來(lái)求解隨時(shí)間變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的影響。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問(wèn)題。在該階段用戶可以定義分析類(lèi)型、分析選項(xiàng)、載荷數(shù)據(jù)和載荷步項(xiàng)，然后開(kāi)始有限元求解。 求解模塊 SOLUTION 前處理階段完成建模以后，用戶可以在求解階段獲得分析結(jié)果。 ANSYS 程序自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強(qiáng)大的，可對(duì)復(fù)雜模型直接劃分，避免了用戶對(duì)各個(gè)部分分別劃分然后進(jìn)行組裝時(shí)各部分網(wǎng)格不匹配帶來(lái)的麻煩。延伸網(wǎng)格劃分可將一個(gè)二維網(wǎng)格延伸成一個(gè)三維網(wǎng)格。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 27 頁(yè) 共 66 頁(yè)網(wǎng)格劃分 ANSYS 程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對(duì) CAD 模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分的功能。 ANSYS 程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、延伸和拷貝實(shí)體模型圖元的功能。 ANSYS 程序提供了完整的布爾運(yùn)算，諸如相加、相減、相交、分割、粘結(jié)和重疊。用戶利用這些高級(jí)圖元直接構(gòu)造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。 實(shí)體建模 ANSYS 程序提供了兩種實(shí)體建模方法：自頂向下與自底向上。 前處理模塊 PREP7 雙擊實(shí)用菜單中的“ Preprocessor” ，進(jìn)入 ANSYS 的前處理模塊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析） 、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) ANSYS 開(kāi)發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAD 工具之一。 3 程組，揭示結(jié)點(diǎn)外荷載與結(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系，從而用來(lái)求解結(jié)點(diǎn)位移。其次，進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，單元?jiǎng)澐滞戤吅?，要將全部單元和結(jié)點(diǎn)按一定順序編號(hào)，每個(gè)單元所受的荷載均按靜力等效原理移植到結(jié)點(diǎn)上，并在位移受約束的結(jié)點(diǎn)上根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置約束條件。 連續(xù)體的離散化 首先應(yīng)根據(jù)連續(xù)體的形狀選擇最能完滿地描述連續(xù)體形狀的單元。并對(duì)每個(gè)單元根據(jù)分塊近似的思想，假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)近似地表示單元內(nèi)位移的分布規(guī)律，再利用力學(xué)理論中的變分原理或其他方法，建立結(jié)點(diǎn)力與位移之問(wèn)的力學(xué)特性關(guān)系，得到一組以結(jié)點(diǎn)位移為未知量的代數(shù)方程，從而求解結(jié)點(diǎn)的位移分量。當(dāng)連續(xù)體受到外力作用發(fā)生變形時(shí)，組成它的各個(gè)單元也將發(fā)生變形，因而各個(gè)結(jié)點(diǎn)要產(chǎn)生不同程度的位移，這種位移稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)位移。圖 橫刃的創(chuàng)建對(duì)橫刃進(jìn)行修改，螺旋槽收尾，完成結(jié)果如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 23 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 單邊混合選擇編輯命令，實(shí)體化，如圖 所示。如圖 所示。圖 雙螺旋槽的創(chuàng)建 創(chuàng)建橫刃單擊曲線按鈕經(jīng)過(guò)點(diǎn) 確定選擇點(diǎn) 確定，得到橫刃曲線如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 18 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 包絡(luò)曲線單擊可變剖面掃描，設(shè)置操控面板如圖 所示圖 螺旋槽特征選取 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 19 頁(yè) 共 66 頁(yè)繪制掃描截面如圖 所示圖 掃描截面單擊確定按鈕，去除材料，效果如圖 所示。如圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 14 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 拉伸圓柱單擊倒圓角按鈕，選取靠近 top面的邊界線，在操控面板內(nèi)定義如圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 15 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 面的選取 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 16 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 刀柄倒角 創(chuàng)建螺旋槽創(chuàng)建螺旋線，單擊編輯包絡(luò)命令，單擊操控面板內(nèi)的定義按鈕，選擇草繪平面。如圖 圖 草繪平面選取 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 13 頁(yè) 共 66 頁(yè)單擊圓心和圓點(diǎn)按鈕，繪制直徑為 20mm 的圓，作為拉伸截面，如圖 所示。在工具欄單擊拉伸按鈕，彈出拉伸操控面板，在操控面板內(nèi)單擊放置按鈕，然后但單擊定義，彈出草繪對(duì)話框。在其中選擇零件和實(shí)體單選按鈕，在名稱(chēng)文本框中輸入 zuantou，單擊確定按鈕，進(jìn)入特征創(chuàng)建環(huán)境?；谔卣鞯膶?shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能的綜合性 MCAD 軟件。Pro/ENGINEER 還提供了全面集成緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/。1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。本次設(shè)計(jì)主要分析鉆頭受軸向力的影響，所以磨檫力等不予考慮。鉆削力和扭矩 主切削刃 橫刃 棱帶軸向力 40 57 3扭矩 80 10 10表 麻花鉆受力分布軸向力F= (N)切削功率 =2 （W）表 高速鋼麻花鉆切削力及功率計(jì)算公式計(jì)算公式 單位 d（mm） ；f（mm/r）。圖 鉆削力的計(jì)算在鉆頭的每個(gè)切削刃上都作用著三個(gè)力，如圖 所示。切削平面：切削刃上任一點(diǎn)的切削平面是包含該點(diǎn)切削速度方向，而又切于該點(diǎn)加工表面的平面（圖 所示為鉆頭外緣刀尖 A 點(diǎn)的基面和切削平面） 。不難看出，切削刃上任一點(diǎn)的基面就是通過(guò)該點(diǎn)并包含鉆頭軸線的平面?；妫呵邢魅猩先我稽c(diǎn)的基面，是通過(guò)該點(diǎn)，且垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面，如圖 所示。而后角愈大則 Ψ 愈小，橫刃的長(zhǎng)度會(huì)增加。它是刃磨鉆頭時(shí)自然形成的，鋒角一定時(shí)，后角刃磨正確的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆橫刃斜角 Ψ 為 47176。這樣刃磨的原因，是可以使后角與主切削刃前角的變化相適應(yīng)，使各點(diǎn)的楔角大致相等，從而達(dá)到其鋒利程度、強(qiáng)度、耐用度相對(duì)平衡；其次能彌補(bǔ)由于鉆頭的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而使刀刃上各點(diǎn)實(shí)際工作后角減少一個(gè)該點(diǎn)的合成速度角 μ（見(jiàn)圖 中 ff 剖面）所產(chǎn)生的影響；此外還能改變橫刃處的切削條件。~30176。~10176。在鉆削過(guò)程中，實(shí)際起作用的是這個(gè)后角，同時(shí)測(cè)量也方便。后角 切削刃上任一點(diǎn)的后角 ，是該點(diǎn)的切削平面與后刀面之間的夾角。減小到30176。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同，所以主切削刃上各點(diǎn)的前角也是變化的，如圖 所示。主切削刃上各點(diǎn)的主偏角是變化的，外緣處大，鉆心處小。如圖 所示主偏角 麻花鉆主切削刃上某點(diǎn)的主偏角是該點(diǎn)基面上主切削刃的投影與鉆頭進(jìn)給方向之間的夾角。如圖 所示，其值總是負(fù)的。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 7 頁(yè) 共 66 頁(yè)圖 鉆頭實(shí)際上相當(dāng)于正反安裝的兩把內(nèi)孔車(chē)刀的組合刀具，只是這兩把內(nèi)孔車(chē)刀的主切削刃高于工件中心（因?yàn)橛秀@心而形成橫刃的緣故，鉆心半徑為 ）端面刃傾角 為方便起見(jiàn)，鉆頭的刃傾角通常在端平面內(nèi)表示。如圖。麻花鉆的兩個(gè)刀齒靠鉆心連接，因而兩個(gè)主切削刃不通過(guò)鉆心，而相互距離一個(gè)鉆心直徑。直徑小的鉆頭為直柄。頸部：是刀體和刀柄的連接部分，又是鉆頭打標(biāo)記的地方。切削部分擔(dān)負(fù)主要切削工作，導(dǎo)向部分在工作時(shí)起導(dǎo)向的作用?？杉庸た讖降姆秶鸀?。Deform3d 是 SFTC 公司開(kāi)發(fā)的基于有限元分析的工藝仿真軟件，針對(duì)復(fù)雜的金屬成型過(guò)程，能夠分析各種成型、熱處理工藝，對(duì)加工過(guò)程中因工件材料、刀具材料的剪切變形、切削溫度內(nèi)應(yīng)力等因素進(jìn)行分析，是正確選擇刀具材料、刀具角度和切削用量 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 5 頁(yè) 共 66 頁(yè)以及進(jìn)行材料加工性分析的依據(jù)。與有限元相比具有單元個(gè)數(shù)少，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。自從 1969 年以來(lái)，某些學(xué)者在流體力學(xué)中應(yīng)用加權(quán)余數(shù)法中的咖遼金法或最小二乘法同樣獲得了有限元方程，因而有限元法可應(yīng)用于以任何微分方程所描述的而各類(lèi)物理場(chǎng)中，而不再要求這類(lèi)物理場(chǎng)和泛函的極值有聯(lián)系。有限元法（finite element method ）是一種高效能，常用的計(jì)算方法。所以，采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究切削過(guò)程中的金屬變形及其溫度分布等是目前最有發(fā)展前景的研究方法之一。對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行虛擬仿真，研究金屬切削變形等物理現(xiàn)象的影響因素，可以幫助合理選擇參數(shù)工藝中的切削速度，背吃刀量及進(jìn)給量。 隨著全世界越來(lái)越多的研究學(xué)者和工程師的努力，有限元法分析已經(jīng)變得成熟和可靠，他們通過(guò)計(jì)算機(jī)所進(jìn)行的大量的模擬科學(xué)研究，獲得了大量寶貴的資料和成 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 4 頁(yè) 共 66 頁(yè)果。2022 年李澤文、羅洪波、端正強(qiáng)和肖華軍對(duì)三角形刀片的切削過(guò)程進(jìn)行了有限元分析，獲得了不同切削用量對(duì)切削力、切削溫度、刀片應(yīng)力的影響，以選擇合理的切削用量來(lái)延長(zhǎng)刀具壽命。2022 年華南理工大學(xué)的何振威、全燕鳴和樂(lè)有樹(shù)用 DEFORM2D 軟件建立了典型的正交切削模型，研究了高速切削中切削熱在切屑、工件和刀具部分的量化分配規(guī)律。采用增量步移動(dòng)刀具的方法，結(jié)合有限元分析軟件 MARC 的網(wǎng)格重劃分功能，模擬了刀具從初始切入到切削溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)的切削加工過(guò)程，獲得了不同切削深度和切削速度下的切屑形態(tài)、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變速率的分布。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第 3 頁(yè) 共 66 頁(yè)2022 年合肥工業(yè)大學(xué)的謝峰和劉正士有限元法及彈塑性變形理論對(duì)二維金屬切削的變形過(guò)程進(jìn)行有限元分析，指出了金屬由彈性變形到塑性變形時(shí)單元?jiǎng)偠染仃囎兓囊?guī)律。1960 年 Clough 在他的論文“平面分析的有限元法（The Finite Element Method in Plane Stress Analysis） ”中最先引入了有限元（Finite Element）這一術(shù)語(yǔ)，一提出就引起了廣泛的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外的研究者在有限元分析法上都做了細(xì)致的研究，取得了很多卓越的成果，可也還是留下了一些發(fā)展的空間，讓我們后人去探索。有限元法有著強(qiáng)大的應(yīng)用能力，可以包含幾乎所有金屬切削過(guò)程的各個(gè)方面，可以同時(shí)解決在刀—屑接觸面摩擦的應(yīng)力平衡方程、應(yīng)力—應(yīng)變?cè)隽筷P(guān)系式、熱傳導(dǎo)方程、材料本構(gòu)方程和應(yīng)力特性方程。研究該領(lǐng)域的學(xué)者，都傾向于應(yīng)用有限元進(jìn)行切削過(guò)程分析建模，有限元法的優(yōu)點(diǎn)是讓計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)模擬整個(gè)切削的復(fù)雜過(guò)程。本文將采用有限元法研究切削過(guò)程中刀具幾何參數(shù)的變化對(duì)整個(gè)切削過(guò)程的影響。通過(guò)應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行仿真模擬分析得出的數(shù)據(jù)與通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)基本吻合，說(shuō)明仿真模擬具有很高的可靠性，可作為研究設(shè)計(jì)的依據(jù)。 隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造行