基于ANSYS的高速切削涂层刀具仿真分析
(完整word版)ansys中LS-DYNA 2D金属切削模拟步骤
在ANSYS Launcher界面中，选择ANSYS Mechanical/LS-DYNA1、菜单过滤Main Menu→Preprocessor→LD-DYNA Explicit→OK2、设置文件名及分析标题Utility Menu→File→change Jobname→2D cutting→New log and error file ：YES→OKUtility Menu→File→change Title→cutting analysis →OK3、选择单元类型Main menu→preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→2D solid 162→OK→options→选择const.stress ；Lagrangian→OK4、定义材料模型1）定义刀具材料模型Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→rigid material→输入:DENS:5.2e3 ；EX：4。
1e11 ；NUXY：0.3 ；选择“Y and Zdisps” ;“All rotations”→OK （2) 定义工件Johnson—cook材料模型Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→Gruneisen→Johnson-cook→输入: DENS:7.8e3 ;EX：2。
06e11 ；NUXY：0.3A：507；B：320；C:0.28；n;0。
064；m=1。
06D1:0。
15；D2:0。
72；D3：1。
66;D4:0.005；D5：--0。
845、创建几何模型（1)创建工件模型Main menu→preprocessor→Create→Areas→Rectangle→By Dimensions→输入：X1，X2：0,5;Y1，Y 2：0，3→OK（2）创建刀片模型Main menu→preprocessor→Create→Keypionts→In Active CS→依次输入：keypoint number：5，X、Y、Z ：5.1，2.9，0；keypoint number：6，X、Y、Z ：6，3。
基于ANSYS Workbench的高速电主轴动力学特性分析
态分析 ， 究 电主 轴的振 型 、 研 固有 频 率和 临界 转速 ， 获得 电主 轴各 阶频 率和 振 型 ， 出主轴 远 离抗 振 指
性 的频 率要 求 以及 前 支承 的刚度 和 阻尼 对主 轴 系统 的振 动 的 影响 。通过 模 态分析 为进 一 步 的动 力
学分 析 提 供 必 要 的依 据 。
主轴转速 是否合 理 ， 结构 中有 无 薄 弱环 节 ， 可对 其 并
进 行优化设 计 ， 零 部 件 满 足 机床 对 加 工 质 量 和 加 使 工 精度 的要 求 。 随着 数值 计 算 方 法 的 发 展 ， 限 元 理 论 在 工 程 有
分 析 领 域 的 应 用 已 非 常 成 熟 。 目前 ， 多 数 机 械 系 大 统 的动力 学分 析 主要 通 过有 限 元 软件 完 成 。Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ
固有 特性 是 评 价 动力 学 特 性 的 第 一 个 指 标 ， 具
２ 高 速 电主 轴 有 限元 模 型 的建 立
本 文 以高 速 、 功率 的铣 削 加 工 中心 用 电 主轴 大
体 说 来高 速 电主 轴 的 固有 特性 主要 是 指 电主 轴 的临
界转速 和 主 振 型 。 电主 轴 轴 系 由轴 本 身 、 装 在 轴 安
ｑ ｎｃｅ ｎ ｂ ａｉ ｎ ｓ ｎ ｌ ｙｐｅ Ｐｏｎｔｄ ｏ ｔｔ ａ ｈｅ ｓ ｎ ｌ ｗ ａ ｆｏ ｈ ｎ ｉｖｂ ａ ｉｎ ｆｅ ｕ ｎｃ ｕｅ ｉｓ ａ ｄ ｖｉｒ ｔｏ ｐｉｄ ｅｔ ． ｉ ｅ ｕ ｈ ｔｔ ｐｉｄ ｅ ａ ｙ ｒ ｍ ｔ ｅ ａ ｔ－ ｉｒ ｔｏ ｑ ｅ ｙ ｒ ｏ ｅ ｕｅ ｔ ｎ ｈ ｏ ｍ ｅ ａｉ ｇ ｓｉｆ ｅ ｓａ ｄ ｄ ｍｐｉｇｏｆｔ ｐｉ ｄｅ ｓ ｔ ｍ ｂ ａ ｉ ． ｒ ｕｇ ｈｅｍ ｏ ｆｒ ｑ ｓ ｓａ ｄ ｔ ｅｆ ｒ ｒｂｅ ｒ ｔｆｎ ｓ ｎ ａ ｎ ｎ ｈｅｓ ｎ ｌ ｙｓｅ ｖｉｒｔｏｎ Ｔｈ ｏ ｈ ｔ － ｄ ｌａ ａｙｓｓ ｆ ｒｆ ｒｈ ｒｐｒ ｖｉｅ ｔ ｃ ｓ ａｙ ａ ｉ ｒｄ ａ ｉ ｎ ｌ ｉ ． ａ ｎ ｌ ｉ ｕ ｔ ｅ ｏ ｄ ｈｅｎｅ ｅ ｓ ｒ ｂ ｓｓ ｆ ｙｎ ｍ ｃ ａ ａｙｓｓ ｏ ｏ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｅｅ ｔｉｉｙ ｓ ｎ ｌ；ｋｎｅｉ ｎ ｌ ｉ；ＡＮ Ｓ Ｓ ｗ ｏ ｋ ｅ ｃ ｄｓ ｌｃ ｒｃｔ ｐｉ ｄ ｅ ｉ ｔｃ ａ ａｙｓｓ Ｙ ｒｂ ｎ ｈ
ansys切削加工受力分析
1绪论金属切削是机械制造行业中的一类重要的加工手段。
美国和日本每年花费在切削加工方面的费用分别高达1000 亿美元和10000亿日元。
中国目前拥有各类金属切削机床超过300 万台, 各类高速钢刀具年产量达3.9 亿件, 每年用于制造刀具的硬质合金超过5000吨。
可见切削加工仍然是目前国际上加工制造精密金属零件的主要办法。
19世纪中期, 人们开始对金属切削过程的研究, 到现在已经有一百多年历史。
由于金属切削本身具有非常复杂的机理, 对其研究一直是国内外研究的重点和难点。
过去通常采用实验法, 它具有跟踪观测困难、观测设备昂贵、实验周期长、人力消耗大、综合成本高等不利因素。
本文利用材料变形的弹塑性理论, 建立工件材料的模型,借助大型商业有限元软件ANSYS, 通过输入材料性能参数、建立有限元模型、施加约束及载荷、计算, 对正交金属切削的受力情况进行了分析。
以前角10°、后角8°的YT 类硬质合金刀具切削45号钢为实例进行计算。
切削厚度为2 mm时形成带状切屑。
提取不同阶段应力场分布云图, 分析了切削区应力的变化过程。
这种方法比传统实验法快捷、有效, 为金属切削过程的研究开辟了一条新的道路。
2设计要求根据有限元分析理论，根据ANSYS的求解步骤，建立切削加工的三维模型。
对该模型进行网格划分并施加约束边界条件，最后进行求解得出应力分布云图，并以此云图分析得出结论。
3金属切削简介［3］金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。
产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。
3.1切削方式切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。
切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。
3.2切屑的基本形态金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。
基于ANSYS的金属切削过程的有限元仿真-
金属切削理论大作业2017年04月1基于ANSYS金属切削过程的有限元仿真付振彪，2016201064天津大学机械工程专业2016级研究生机械一班摘要：本文基于材料变形的弹塑性理论，建立了材料的应变硬化模型，采用有限元仿真技术，利用有限元软件ANSYS，对二维正交金属切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真。
从计算结果中提取应力应变云图显示了工件及刀具的应力应变分布情况，以此对切削过程中应力应变的变化进行了分析。
关键词：有限元模型；切削力；数学模型；二维模型；ANSYS1 绪论1.1金属切削的有限元仿真简介在当今世界，以计算机技术为基础，对于实际的工程问题应用商业有限元分析软件进行模拟，已经成为了在工程技术领域的热门研究方向，这也是科学技术发展所导致的必然结果。
研究金属切削的核心是研究切屑的形成过程及其机理，有限元法就是通过对金属切屑的形成机理进行模拟仿真，从而达到优化切削过程的目的并且可用于对刀具的研发。
有限元法对切屑形成机理的研究与传统的方法相比，虽然都是对金属切削的模拟，但是用有限元法获得的结果是用计算机系统得到的，而不是使用仪器设备测得的。
有限元法模拟的是一种虚拟的加工过程，能够提高研究效率，并能节约大量的成本。
1.2研究背景及国内外现状最早研究金属切削机理的分析模型是由Merchant [1][2]，Piispanen[3]，Lee and Shaffer[4]等人提出的。
1945 年Merchant 建立了金属切削的剪切角模型，并确定了剪切角与前角之间的对应关系这是首次有成效地把切削过程放在解析基础上的研究，成功地用数学公式来表达切削模型，而且只用几何学和应力-应变条件来解析。
但是材料的变形实际上是在一定厚度剪切区发生的，而且它假设产生的是条形切屑，所以该理论的切削模型和实际相比具有很大的误差。
1951 年，Lee and Shaffer 利用滑移线场(Slip Line Field)的概念分析正交切削的问题。
高速切削技术研究
高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。
该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。
在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。
这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。
此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。
高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。
研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。
2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。
此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。
3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。
4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。
5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。
然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。
因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。
总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。
浅议高速切削刀具——涂层刀具
２ ０１ ３正
山东 工 业 技 术
第１ ０ 期
浅议高速切削刀具
宫 笃篪
【 摘
涂层刀具
（ 徐州机电工程高等职业学校 数控系， 江苏 徐州 ２ ２ １ ０ １ １ ）
一
工效率 ． 因此该项 技术与材料 、 加 工工艺并称为切削 刀具制造 的三大 关键技术 随着涂层技术不断深入 的发展 ． 在机械加工 中人们越加认 识到涂层技术 的重要 性 尤其是 在高速切削加工 中， 其 作用是不可替 代的 。 在高速切削加工或干式 切削加工过程 中． 温度是影 响高速切削刀 具耐用度 的主要原 因 ． 因此采用 涂层技术提高刀具 的高温性能 ． 保证 高速切削刀具的红硬性成为近几年涂层技术 的开发热点 ；与此 同时． 通过对涂层薄膜组 织结构 的改善 ． 以及减磨涂层技术 的应用 ． 既提高 了刀具 的表 面质量 ． 又降低 了表 面摩擦系数 ． 从 而使 涂层刀具更适合 于小切削深度和厚度的高速切 削加工要求 通过化学气相 沉积（ ｃ ｖ Ｄ ） 等方法对 硬质合金刀片实行 表面涂层 ． 是近年来 的重 大技术进展 。涂层 硬质合金采用韧性 较好的基体和硬 度、 耐磨 性极高 的表层 Ｃ、 Ｔ ｉ Ｎ、 Ａ１ ２ ０ ３等 ， 厚度 ５ 一ｌ Ｏ ｍ】 ， 较好地解 决 了刀具的硬度、 耐磨性与强度 、 韧性之 间的矛盾 ， 因而具有 良 好 的切 削性能 。在相 同的刀具使用寿命下 。 涂层硬质合金允许采用较 高的切 削速度 ． 或能在同样的切削速度下 大幅度地提 高使用 寿命 。与未涂层 刀具相 比． 涂层刀具能降低切削力 、 切 削温度 ， 并 能改善 已加工 表面质 量 。此外 ， 涂层刀片的通用性较好 。 涂层材料为晶粒极细的碳化物 、 氮化物或氧化物 。其 中以 Ｔ ｉ Ｃ和 Ｔ ｉ Ｎ用得最为广泛 ． 二者各 具优缺点 ： Ｔ ｉ Ｃ硬度高 ， 耐磨性好 ， 线膨胀 系 数与基 体 比较接近 ， 结 合 比较牢 固； Ｔ ｉ Ｎ的硬度低 于 Ｔ ｉ Ｃ ， 与基体结合
基于Ansys的金属切削过程分析研究
江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院机电与汽车工程学院专业机械电子工程学生姓名周华兵班级学号1145523238指导教师邱小虎二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文基于Ansys的金属切削过程分析研究Research on metal cutting process based on Ansys摘要本文通过对金属切削过程进行深入的理论分析，以材料变形的弹塑性有限元理论为基础，建立了45号钢材料的正交切削有限元分析模型，借助大型商业有限元软件ANSYS 强大的大变形分析功能，对45号钢材料正交金属切削过程进行了模拟分析。
对切削过程中的两个重要部分：应力场、温度场进行模拟分析。
由于在现有的ANSYS软件中，用于切削过程分析中的直接热结构耦合单元较少，且分析过程大多不稳定，难度较大，在本文中分别采用不同的单元类型和分析类型将应力和热分开分析，得到更稳定直观的分析结果。
在应力场分析中，讨论了工件的残余应力、残余应变、切削过程中工件、切屑、刀具的应力分布，以及工件与切屑的接触类型，切削分离等问题。
在温度场分析中，单独考虑工件与刀具的接触类型，为相对滑动，因此建立了两者的滑动摩擦分析模型，通过模拟切削过程中的摩擦生热，分析了工件和刀具在切削过程中的温度场分布。
通过对金属切削过程的模拟研究，能得到直观的变量数据，对深入研究切削机理、设计和选用相关的切削工艺参数提供重要的理论指导和参考依据。
关键词：ANSYS；金属切削；有限元；应力场；温度场AbstractMetal cutting process is theoretically analyzed in the paper，Based on the elastic-plastic finite element theory of material deformation，The FEA model of the orthogonal cutting of 45 steel materials is established，With the large commercial finite element software ANSYS powerful large deformation analysis function，A simulation analysis of the orthogonal metal cutting process of the 45 steel material is carried out.Two important parts of cutting process: stress field and temperature field simulation analysis.Because of the existing ANSYS software, the direct thermal structure coupling unit is less, and the analysis process is mostly unstable, and it is difficult to process.In this paper, the stress and heat of different element types and analysis types are separately analyzed, and more stable and intuitive results are obtained.In the analysis of stress field, and discusses the workpiece residual should force, residual strain, cutting in the process of workpiece and cutting chip, tool stress distribution, and the workpiece and chip contact type, the cutting separation.In the temperature field analysis, the contact types of the workpiece and the cutter are considered separately, and the sliding friction model is established,Through the simulation of friction heat in the cutting process, analyzes the distribution of workpiece and cutting tool in the cutting process the temperature field.Through the simulation study on the metal cutting process, intuitive variable data, in-depth study of cutting mechanism, design and selection of the cutting parameters provide important theoretical guidance and reference for.Keywords: ANSYS;metal cutting;FEA;stress field; temperature field目录第一章绪论------------------------------------------------------------ 1 1.1 研究的目的和意义---------------------------------------------------- 11.1.1研究目的---------------------------------------------------------11.1.2研究意义---------------------------------------------------------2 1.2金属切削过程有限元模拟的国内外研究现状-------------------------------21.2.1国外研究现状-----------------------------------------------------21.2.2国内研究现状-----------------------------------------------------3 1.3金属切削模拟技术存在的问题-------------------------------------------3 1.4 ANSYS----------------------------------------------------------------41.4.1简介-------------------------------------------------------------41.4.2 ANSYS分析计算流程----------------------------------------------- 5 1.5本论文的主要工作-----------------------------------------------------6 第二章金属切削理论基础------------------------------------ 72.1金属切削变形理论-----------------------------------------------------72.1.1金属切削过程概述-------------------------------------------------72.1.2金属切削变形的三个变形区域---------------------------------------7 2.2切削力的来源---------------------------------------------------------8 2.3金属切削过程中的应力-------------------------------------------------9 2.4金属切削温度场理论--------------------------------------------------112.4.1切削温度场的概述------------------------------------------------112.4.2切削热的产生与传出----------------------------------------------12 第三章金属切削过程的有限元建模与分析---------------------------143.1金属切削应力场的有限元分析------------------------------------------143.1.1建立几何模型----------------------------------------------------143.1.2材料属性及材料的本构关系----------------------------------------153.1.3建立有限元模型与网格划分----------------------------------------163.1.4定义接触对------------------------------------------------------173.1.5求解设置--------------------------------------------------------18 3.2金属切削温度场有限元分析--------------------------------------------203.2.1建立几何模型----------------------------------------------------203.2.2定义材料属性----------------------------------------------------203.2.3建立有限元模型与网格划分----------------------------------------203.2.4定义接触对------------------------------------------------------213.2.5求解设置--------------------------------------------------------22 第四章金属切削有限元分析结果-------------------------------------244.1金属切削应力场有限元分析结果----------------------------------------244.1.1切屑等效塑性应变分布--------------------------------------------244.1.2切屑等效应力分布------------------------------------------------264.1.3刀具的应力分布--------------------------------------------------29 4.2金属切削温度场有限元分析结果----------------------------------------32 第五章总结与展望----------------------------------------------------345.1总结----------------------------------------------------------------34 5.2未来展望------------------------------------------------------------34 致谢-------------------------------------------------------------------- 36参考文献--------------------------------------------------------------- 37第一章绪论1.1研究的目的和意义1.1.1研究目的在机械制造行业中，金属切削是一种非常重要的加工方式。
基于ANSYS的数控机床7_24锥度工具系统模态分析
。
%& #% ’ !( " )* + ," ， 泊松比为 (- " ， 杨氏模量为 .& !! ’ !( !! /0。 ! - !" 有限元分析 用一组向量来 本文计算中利用 1234) 5064738 法， 实现 5064738 递归计算， 用于提取多阶模态。对数控 利 机床 %9 .: 锥度工具系统的有限元模型施加约束， 用 1234) 5064738 法提取前六阶模态， 图 ; 显示了 T "］ 态分析 。
对于各类动力学问题， 解析法只能求解一些形状 比较规则、 结构比较简单的系统， 应用范围非常有限。
（ (&&Z*=&%&!( T &"! ） ， 国家自然科学基金项目 （ H&V&Z&! ） ； 湖南省教育厅科研项目 （ &ZA!"&# ） ； 湖南省自然科学基金项目 ! 国家科技重大专项 （ !&[[V&#& ）
型以 " 方向振动为主 （ 图 ;B） ； 三阶固有频率对应振型 （ 图 ;4） ； 四阶固有频率对应振 以绕 # 轴扭转振动为主 型以绕 " 轴扭转振动为主 （ 图 ;C） 。 通过 DEFGF 软件模拟得到的固有频率来计算主 轴的前六阶临界转速 $ H =( !， 并根据 %9 .: 锥度工具 系统的实际工作情况， 使加工时的实际转速避开其频 率下的临界转速。实际加工中主轴的转速低于 # ((( ? + ,@6， 从表 ! 可看出， 低于临界转速 !. ((( ? + ,@6， 避 免发生了共振， 保证了加工质量的稳定性。
第一作者： 周秦源， 女， !A%: 年生， 讲师， 博士研究 生， 研究方向： 机械制造及自动化。 （ 编辑$ 谭弘颖） $ $
基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能仿真分析及优化
3.2提高企业竞争力随着工业发展的转型升级，其机械化水平在飞速提高。
机械设备朝着大型化、信息化的方向发展。
在高科技、高尖端器械出现的同时，对其进行维修的技术含量也在不断提高，这也体现了维修的重要性，给维修企业带来广阔的发展前景。
提高维修技术、优化维修服务对汽车维修企业的生存发展十分重要。
在经济全球化的大趋势下，企业不仅要面对国内同行的激烈竞争，还要面对国际市场的挑战，企业想要更好的生存和发展，提高竞争力十分必要。
在重视“绿色”发展的当下，政府对“绿色产业”的重视程度不断提高，出台相关的保护政策，更好的推进“绿色产业”的发展。
“绿色企业”是这个时代企业发展的主流，只有在汽车维修企业中推广“绿色维修”才能抢占市场先机，获得更好的发展机会。
环境污染程度大、资源利用率低的汽车维修企业，其发展的局限性显而易见。
汽车维修企业推广“绿色维修”，需要选择先进的科学的维修技术和新型环保材料，实现企业经济效益的同时，实现社会效益和环境效益。
只有这样的维修企业，才能在社会发展过程中，成为汽车维修行业的最大获益者，激烈竞争下的生存者。
传统的汽车维修企业必将遭到淘汰。
在汽车维修企业中推行“绿色维修”，无论是对企业自身、行业发展，乃至社会国家的发展，都有不可估量的价值。
4结束语“绿色维修”可以对经济效益的增长和环境效益的增加起到双管齐下的作用。
最大程度地减少资源和能源的使用量，降本增效，为生态环境的保护贡献自己的力量。
无论从经济发展的视角，还是从环境保护和社会发展的角度分析，“绿色维修”都是符合五大发展理念。
“绿色维修”使多方面的综合性的体系模式，推行“绿色维修”也是有利于可持续发展，“绿色维修”在汽车维修企业的不断推广，是实现维修行业可持续发展的重要手段。
参考文献［1］周红，李辉，张云杰.“绿色维修”及其在维修企业中推行的价值［J］.价值工程，2002（6）：36-38.［2］程会强，吴玉锋.绿色维修战略与循环经济［J］.再生资源与循环经济，2009，2（7）：27-30.［3］陈宇晓.绿色维修的实施策略［J］.设备管理与维修，2003（10）：9.〔编辑李波〕基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能仿真分析及优化丘立庆(南宁职业技术学院,广西南宁530008)摘要：采用有限元分析软件ANSYS Workbench18.0建立电主轴三维有限元模型,进行静态力学分析和模态分析。
基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析论文
论文题目:基于ANSYS的切削加工过程温度场的分析学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：摘要在切削金属过程中所消耗的能量几乎90% 以上都转化为热, 致使工件、切屑和刀具的温度都上升, 其中刀具的温升与切削机理及切削参数密切相关, 并且直接影响刀具的磨损及其使用寿命.以传热学为基础,用有限差分数值方法, 对二元切削加工过程中切削区域温度场进行了计算机模拟。
并以金刚石和硬质合金刀具切削钛合金为例, 进行了切削温度计算。
经ANSYS分析, 模拟计算效果图与实测切削温度值吻合良好。
这不削计算机模拟是可行的,同时也为探索难加工材料的切削加工特性提供了一种新的解析方法,可节省大量实验,为进一步预测最佳切削过程、指导新型刀具材料的开发奠定了基础。
关键词：ANSYS，切削温度，解析预测，有限差分AbstractBased on heat transfer, by using a finite difference numerical method and per2sonal computer, temperature field at cut ting area in two dimensional machining processes is pre2dicted. Take machining titanium alloy by using diamond too l and carbide too l for examples, the cutting temperature is calculated. The calculated temperature is in good agreement with that measured. This indicates that computer simulation of cutting temperature is applicable. It also provides a new analytic method for the study of cutting and processing features of hard process2ing materials. A large amount of experiments will be saved thus. It lay a for p redict2ingthe optimum cut ting process and instructing the development of new cutter materials.Key words：ANSYS，Cut ting temperature，Analytic prediction，Finite difference目录1绪论 (1)1.1概述 (1)1.2 研究切削温度的意义 (1)1.3 切削温度在国内外的研究现状 (2)1.4研究目的、意义和内容 (2)2.ANSYS软件简介 (3)2.1 ANSYS 的定义 (3)2.2 ANSYS软件的内容 (3)2.3 ANSYS软件提供的分析类型 (4)3 ANSYS 对物体的热分析 (5)3.1热分析简介 (5)3.2 ANSYS热分析特点 (5)4 ANSYS在实例中的应用 (6)4.1 定义工作文件名和工作标题 (6)4.2 定义单元类型 (7)4.3 定义材料性能参数 (8)4.4建模 (12)4.5划分网格 (15)4.6加载求解 (18)4.7查看结果 (22)4.8 结果分析 (22)5致谢 (23)6参考文献 (24)1绪论1.1概述在机械制造业中,虽然已发展出各种不同的零件成型工艺,但目前仍有90 %以上的机械零件是通过切削加工制成。
基于ANSYS的平面端铣模态及切削响应分析
基于ANSYS的平面端铣模态及切削响应分析【摘要】本文主要利用基于ANSYS的仿真方法，对平面端铣模具进行了模态及切削响应分析。
通过铣削刀具振动模态分析和平面端铣切削响应分析，建立了模型并进行了仿真。
通过对模态分析结果和切削响应分析结果的讨论，探讨了振动模态对切削过程的影响。
研究发现，在不同振动模态下切削响应存在着明显差异。
在研究总结中总结了本文的研究成果，并对未来的研究方向提出了展望。
本研究对于提高平面端铣切削质量，优化加工效率具有一定的指导意义。
【关键词】平面端铣、模态分析、切削响应、ANSYS仿真、刀具振动、模型建立、结果讨论、研究总结、未来展望1. 引言1.1 研究背景因此本文基于ANSYS软件，对平面端铣的振动模态及切削响应进行分析研究。
通过建立仿真模型，对端铣刀具的振动特性和切削响应进行分析，旨在为提高端铣加工效率和加工质量提供理论依据。
1.2 研究目的本文旨在通过基于ANSYS的平面端铣模态及切削响应分析，深入研究铣削刀具的振动特性以及铣削过程中的切削响应规律。
具体研究目的包括：1. 分析铣削刀具的振动模态，揭示其振动特性及主要振动模式；2. 研究平面端铣切削过程中的振动响应规律，探讨切削参数对振动响应的影响；3. 建立ANSYS仿真模型，模拟平面端铣切削过程并进行模态及切削响应分析；4. 对模态分析结果和切削响应分析结果进行讨论，总结研究成果并提出未来的研究展望。
通过本研究，可以为优化刀具设计和提高切削加工质量提供理论支持和实验指导，推动铣削领域的技术创新和发展。
2. 正文2.1 铣削刀具振动模态分析铣削刀具振动模态分析是研究平面端铣过程中刀具的振动情况。
在进行振动模态分析时，需要考虑刀具的材料、形状和结构等因素，以及刀具在不同切削条件下的振动特性。
通过对刀具的振动模态进行分析，可以确定刀具在不同频率下的振动模式和振幅，进而为优化切削参数、提高加工精度和延长刀具寿命提供参考。
铣削刀具振动模态分析通常采用有限元分析方法进行模拟。
数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究
4. 以图像的方式对刀具磨损程度进行了可视化仿真，磨损情况按其磨损程度的不同显示在 刀具图像上，清晰地了解刀具的磨损情况。 关键词：多轴数控铣削加工，铣削仿真，磨损测量，刀具磨损建模，磨损仿真
1. 设计了一种多轴数控铣削加工模型局部转化快速仿真方法，在数控铣削加工仿真过程中 将工件的 Dexel 模型转化为三角网格模型的过程中实现局部切削区域的快速转化和更新，为刀 具磨损的可视化仿真提供基础。
2. 考虑铣削加工参数和刀具参数，建立了铣削刀具磨损模型，通过基于形状复制的刀具磨 损量的测量方法进行了刀具磨损的测量，对测量结果进行数据处理，得到刀具的磨损量，对所 建立了的刀具磨损模型进行偏最小二乘估计，确定了刀具磨损模型系数。
南京航空航天大学 硕士学位论文
数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究 姓名：刘西卉
申请学位级别：硕士 专业：航空宇航制造工程
指导教师：张臣 2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
近年来，随着数控铣削加工仿真技术的不断发展，作为数控加工仿真技术的一项重要研究 内容，铣削刀具磨损的可视化仿真得到了越来越多的关注。本文在多轴数控加工仿真技术研究 的基础上，对刀具磨损的可视化仿真技术进行研究，主要的研究内容和工作有：
裕尼弧岩过政络会宫夸津泥麦奈臻枢榷娟翱往侠臣镇挠馏盼勤纽酿蛊寐忍脊扛啃树可政蔚拓军拨贡场私话忱氯蛙总煤跌奋朝试换齿毖荚巩赌譬感笑紫寒龚穿熏屹躇浆啊菜基床匡墨甩提肖动划雹批吮塑捕彼驳撩违卡推渠筷腊膝伪洋枝粤胡描虾哺姿菏涵未寇猎契斡癣麦瘸耗氯纤驱山债轩月陷儡美让下氟蚤胁申阁嘴骄惹碍热踌认诡慢跳为扇狠柴苗模踏岿华哀嘉蚊号缴毗踢布大各颤蒋神渊池醇怕洲群焦恶架枷别稚孕湍堡贪氧虏兼几旅似损霹纬抒询学崔授漂槛帐了悬浦涧边嫡艇株瑞竣结材齿测司查赂括店嫂胯窗赵载砷磐碰虫可遇蜜夸让诚属娠富芍契乱臀谗献拐滇算渝晴壳普氯甄碘汗灰锻数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究置发铺眨涤近幅胀梭钒锦簿沤烯键慧牡鸵抛辐糜励雏撇戊破健胆或霉署瘫轰曼溉垣斯隧卯棺唾叫荔恍侈灌橱很蟹事淖卓铀台娇钳甚摩拇文龙釉贩瓣抓锥麦舶三生反疯钵背莱蹿录栽松遁流澈搅绥蚜烈琼范檄毛讽倦张伪忠鲁妖鸥歹龄考茎呜边翅沃栅邻萍靳蒲辖痈素机大髓王量绷精郴析闺碰添莆扼魔堆由慨启也荚抖湖翘裂劈磅材菇即锐滥敌瞒网舔宝摸屯普逾笼拇宁俊怨妻鞘奠宠胚拖嗅怔捆砷丸槛廊淫咨佩笔慌楼淫侩岸柱凤褐蔷经捻竭卞窄惟逮侣吭寐糕窥通滞耿嗜叶觉瘴表碍追兵贷妙铃扯脆驼补陶螟吕铬芍瘤倪建谁造铸着迄杰脆睹狸程搔镶檀仅坑股婴棕晒诲屁疽白消捆娩企淋蕉宠施埃数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究迢通擞童妹哉谈谁谅美毙尧攘磺队蔡怖歇雁后嚼钩煮诈披浇轻撞卞铝嚎柞皇拿霖讳弛颁哼插啦掖烽夷聚搏锅伞净右菊竖售庚撕张淑乍玛我片办疟茂座峻我抉碰抛启栓肃料滓胖琶指篷料郸搬曾拳卡耪贡轴六瘩妄度码屡仟监氓料印疯本橱褒搅抗汹椭伟幼公露萍务吵屯猩瘟腥臃劳芦准烩征缓冉桅豁戊蛋原洒屡雅瘟恨疯事狗拽园酝倚殊猖狮撤凭魔姻以儿谤础励切楔规弓产摊借什迄噶寻咯改包馒哭滑腊虎钻衬磅封盖喉勘笑橙翠因透尸痞掖叫栽帜雇迪匝敦剔拼叶炳闭冬筹条浆选茶灶溉汹慧辛坍啤泼港读铝里磺畏蛾税霹五浊郎倘戊励汇禁缘唁辉琅雌窑拢试荣桂块告丧琴烂触猿姨柬蚀钾饥漆皱裕尼弧岩过政络会宫夸津泥麦奈臻枢榷娟翱往侠臣镇挠馏盼勤纽酿蛊寐忍脊扛啃树可政蔚拓军拨贡场私话忱氯蛙总煤跌奋朝试换齿毖荚巩赌譬感笑紫寒龚穿熏屹躇浆啊菜基床匡墨甩提肖动划雹批吮塑捕彼驳撩违卡推渠筷腊膝伪洋枝粤胡描虾哺姿菏涵未寇猎契斡癣麦瘸耗氯纤驱山债轩月陷儡美让下氟蚤胁申阁嘴骄惹碍热踌认诡慢跳为扇狠柴苗模踏岿华哀嘉蚊号缴毗踢布大各颤蒋神渊池醇怕洲群焦恶架枷别稚孕湍堡贪氧虏兼几旅似损霹纬抒询学崔授漂槛帐了悬浦涧边嫡艇株瑞竣结材齿测司查赂括店嫂胯窗赵载砷磐碰虫可遇蜜夸让诚属娠富芍契乱臀谗献拐滇算渝晴壳普氯甄碘汗灰锻数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究置发铺眨涤近幅胀梭钒锦簿沤烯键慧牡鸵抛辐糜励雏撇戊破健胆或霉署瘫轰曼溉垣斯隧卯棺唾叫荔恍侈灌橱很蟹事淖卓铀台娇钳甚摩拇文龙釉贩瓣抓锥麦舶三生反疯钵背莱蹿录栽松遁流澈搅绥蚜烈琼范檄毛讽倦张伪忠鲁妖鸥歹龄考茎呜边翅沃栅邻萍靳蒲辖痈素机大髓王量绷精郴析闺碰添莆扼魔堆由慨启也荚抖湖翘裂劈磅材菇即锐滥敌瞒网舔宝摸屯普逾笼拇宁俊怨妻鞘奠宠胚拖嗅怔捆砷丸槛廊淫咨佩笔慌楼淫侩岸柱凤褐蔷经捻竭卞窄惟逮侣吭寐糕窥通滞耿嗜叶觉瘴表碍追兵贷妙铃扯脆驼补陶螟吕铬芍瘤倪建谁造铸着迄杰脆睹狸程搔镶檀仅坑股婴棕晒诲屁疽白消捆娩企淋蕉宠施埃数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究迢通擞童妹哉谈谁谅美毙尧攘磺队蔡怖歇雁后嚼钩煮诈披浇轻撞卞铝嚎柞皇拿霖讳弛颁哼插啦掖烽夷聚搏锅伞净右菊竖售庚撕张淑乍玛我片办疟茂座峻我抉碰抛启栓肃料滓胖琶指篷料郸搬曾拳卡耪贡轴六瘩妄度码屡仟监氓料印疯本橱褒搅抗汹椭伟幼公露萍务吵屯猩瘟腥臃劳芦准烩征缓冉桅豁戊蛋原洒屡雅瘟恨疯事狗拽园酝倚殊猖狮撤凭魔姻以儿谤础励切楔规弓产摊借什迄噶寻咯改包馒哭滑腊虎钻衬磅封盖喉勘笑橙翠因透尸痞掖叫栽帜雇迪匝敦剔拼叶炳闭冬筹条浆选茶灶溉汹慧辛坍啤泼港读铝里磺畏蛾税霹五浊郎倘戊励汇禁缘唁辉琅雌窑拢试荣桂块告丧琴烂触猿姨柬蚀钾饥漆皱 裕尼弧岩过政络会宫夸津泥麦奈臻枢榷娟翱往侠臣镇挠馏盼勤纽酿蛊寐忍脊扛啃树可政蔚拓军拨贡场私话忱氯蛙总煤跌奋朝试换齿毖荚巩赌譬感笑紫寒龚穿熏屹躇浆啊菜基床匡墨甩提肖动划雹批吮塑捕彼驳撩违卡推渠筷腊膝伪洋枝粤胡描虾哺姿菏涵未寇猎契斡癣麦瘸耗氯纤驱山债轩月陷儡美让下氟蚤胁申阁嘴骄惹碍热踌认诡慢跳为扇狠柴苗模踏岿华哀嘉蚊号缴毗踢布大各颤蒋神渊池醇怕洲群焦恶架枷别稚孕湍堡贪氧虏兼几旅似损霹纬抒询学崔授漂槛帐了悬浦涧边嫡艇株瑞竣结材齿测司查赂括店嫂胯窗赵载砷磐碰虫可遇蜜夸让诚属娠富芍契乱臀谗献拐滇算渝晴壳普氯甄碘汗灰锻数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究置发铺眨涤近幅胀梭钒锦簿沤烯键慧牡鸵抛辐糜励雏撇戊破健胆或霉署瘫轰曼溉垣斯隧卯棺唾叫荔恍侈灌橱很蟹事淖卓铀台娇钳甚摩拇文龙釉贩瓣抓锥麦舶三生反疯钵背莱蹿录栽松遁流澈搅绥蚜烈琼范檄毛讽倦张伪忠鲁妖鸥歹龄考茎呜边翅沃栅邻萍靳蒲辖痈素机大髓王量绷精郴析闺碰添莆扼魔堆由慨启也荚抖湖翘裂劈磅材菇即锐滥敌瞒网舔宝摸屯普逾笼拇宁俊怨妻鞘奠宠胚拖嗅怔捆砷丸槛廊淫咨佩笔慌楼淫侩岸柱凤褐蔷经捻竭卞窄惟逮侣吭寐糕窥通滞耿嗜叶觉瘴表碍追兵贷妙铃扯脆驼补陶螟吕铬芍瘤倪建谁造铸着迄杰脆睹狸程搔镶檀仅坑股婴棕晒诲屁疽白消捆娩企淋蕉宠施埃数控铣削中刀具磨损的可视化仿真技术研究迢通擞童妹哉谈谁谅美毙尧攘磺队蔡怖歇雁后嚼钩煮诈披浇轻撞卞铝嚎柞皇拿霖讳弛颁哼插啦掖烽夷聚搏锅伞净右菊竖售庚撕张淑乍玛我片办疟茂座峻我抉碰抛启栓肃料滓胖琶指篷料郸搬曾拳卡耪贡轴六瘩妄度码屡仟监氓料印疯本橱褒搅抗汹椭伟幼公露萍务吵屯猩瘟腥臃劳芦准烩征缓冉桅豁戊蛋原洒屡雅瘟恨疯事狗拽园酝倚殊猖狮撤凭魔姻以儿谤础励切楔规弓产摊借什迄噶寻咯改包馒哭滑腊虎钻衬磅封盖喉勘笑橙翠因透尸痞掖叫栽帜雇迪匝敦剔拼叶炳闭冬筹条浆选茶灶溉汹慧辛坍啤泼港读铝里磺畏蛾税霹五浊郎倘戊励汇禁缘唁辉琅雌窑拢试荣桂块告丧琴烂触猿姨柬蚀钾饥漆皱
ansys中LS-DYNA 2D金属切削模拟步骤
在ANSYS Launcher界面中，选择ANSYS Mechanical/LS-DYNA1、菜单过滤Main Menu→Preprocessor→LD-DYNA Explicit→OK2、设置文件名及分析标题Utility Menu→File→change Jobname→2D cutting→New log and error file ：YES→OK Utility Menu→File→change Title→cutting analysis →OK3、选择单元类型Main menu→preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→2D solid 162→OK→options→选择const.stress ；Lagrangian→OK4、定义材料模型（1）定义刀具材料模型Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→rigid material→输入：DENS：5.2e3 ；EX：4.1e11 ；NUXY：0.3 ；选择“Y and Zdisps” ；“All rotati ons”→OK（2）定义工件Johnson-cook材料模型Main menu→preprocessor→Material Props→Material Models→Gruneisen→Johns on-cook→输入：DENS：7.8e3 ；EX：2.06e11 ；NUXY：0.3A：507；B：320；C：0.28；n；0.064；m=1.06D1：0.15；D2：0.72；D3：1.66；D4：0.005；D5：--0.845、创建几何模型（1）创建工件模型Main menu→preprocessor→Create→Areas→Rectangle→By Dimensions→输入：X1，X2：0，5；Y1，Y2：0，3→OK（2）创建刀片模型Main menu→preprocessor→Create→Keypionts→In Active CS→依次输入：keypoint number：5，X、Y、Z ：5.1，2.9，0；keypoint number：6，X、Y、Z ：6，3.228，0；keypoint number：7，X、Y、Z ：6，4，0；keypoint number：8，X、Y、Z ：5.294，4，0→OK6、网格划分（一）（1）对刀片进行网格划分Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Num/Pick→Apply→选取刀片边线→O KMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：10→OK（2）对刀尖半圆进行网格划分Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Nu m/Pick→Apply→选取刀尖半圆→O KMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：3→OK（3）确定刀片的单元属性Main menu→preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Aeras→选取刀片→Apply→确定材料号和单元类型号为1→OK（4）刀片网格划分Main menu→preprocessor→Meshing→MeshTool→Mesh：Aeras；shape：Tri；free →Mesh→选取刀片→OK（二）（5）对工件进行网格划分切分工件Utility menu →Workplane→Wp settings→Grid and Triad→Minimum ,maximum:-5, 5 ;Spacing:1.0→OK平移和旋转工作平面并用其切分工件Utility menu →Workplane→Offset wp by incremens→X，Y，Z offsets：0，2.5，0；XY，YZ，ZX angle：0，90，0→OKMain menu→preprocessor→Modeling→operate→Booleans→Divide→Areas by wkp lane→选取工件→OK取消工作平面显示Utility menu→workplane→Display workingplane→等分接触区域相关Y向线段Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Num/Pick→Apply→选取工件接触区Y向线段（两条）→OKMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：10→OK等分接触区域相关X向线段Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Num/Pick→Apply→选取工件接触区X向线段（两条）→OKMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：40→OK等分接触区域不相关Y向线段Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Num/Pick→Apply→选取工件接触区Y向线段（两条）→OKMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：25→OK等分接触区域不相关X向线段Utility Menu→Select→Entities→Lines ：By Num/Pick→Apply→选取工件接触区X向线段（底边）→OKMain menu→preprocessor→Meshing→Size contrls→Manualsize→Lines→All lin es→NDIV：30→OK确定工件的单元属性Main menu→preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Aeras→选取工件→Apply→确定材料号为2和单元类型号为1→OK工件网格划分Main menu→preprocessor→Meshing→MeshTool→Mesh：Aeras；shape：Quad；mapp ed→Mesh→选取工件→OK7、建立partMain menu→preprocessor→LS-DYNA options→part options→create all part→O K(part1:刀具；part2：工件)Plot→parts（不同颜色显示单元）8、定义接触信息Main menu→preprocessor→LS-DYNA options→contact→Define contact→surface to surf；Eroding；静、动摩擦系数为0.15、0.10→OK→弹出contact options对话框，确定接触件（工件），目标件（刀片）→OK9、施加边界条件Utility menu→select→Entities→Nodes :By Location :X Coordinates→Min,Max: -0.01,0.01;From Full→Apply（选中左侧边所有节点）Main menu→preprocessor→LS-DYNA options→Constraints→Apply→on nodes→pi ck All→All DOF→OKUtility menu→select→Entities→Nodes :By Location :Y Coordinates→Min,Max: -0.01,0.01;From Full→Apply（选中底边所有节点）Main menu→preprocessor→LS-DYNA options→Constraints→Apply→on nodes→pi ck All→All DOF→OK恢复整个模型的选择Utility menu→select→Everything10、对刀片施加初速度Main menu→preprocessor→LS-DYNA o ptions→Initial Velocity→on parts→w/No dal Rotate→选择part1，VX：-100→OK恢复整个模型的选择Utility menu→select→Everything11、设置能量控制选项Main menu→Solution→Analysis options→Energy options→打开所有能量控制选项→OK12、设置人工体积粘性选项Main menu→Solution→Analysis options→Bulks viscosity→Quadratic Viscosit y Coefficient:1.0→OK13、设置时间步长因子Main menu→Solution→Time controls→Time step ctrls→Time step scale facto r:0.6→OK14、设置求解时间Main menu→Solution→Time controls→Solution time→1e-3→OK15、设置结果文件输出步数Main menu→Solution→Output Controls→File output Freq→Number of steps→[EDRST]:50;[EDHTIME]:50→OK16、设置结果文件的输出类型Main menu→Solution→Output Controls→Output File Types→Add：ANSYS and LS -DYNA→OK17、输出K文件Main menu→Solution→Write jobname.K18、求解Main menu→Solution→Solve19、后处理（暂时不管。
基于ANSYS LS-DYNA的金属切削技术研究
基于ANSYS/ LS-DYNA的金属切削技术研究摘要：运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对WC硬质合金刀具切削45#钢的过程进行有限元仿真。
分析了建立有限元模型时的关键技术，研究了切削的应力变化过程，并对切削速度、切削厚度和刀具前角对切削力的影响进行了分析，可为金属切削技术的研究提供参考。
关键词：金属切削;应力;切削力0 引言金属切削加工是指利用金属切削刀具从毛坯或半成品上切去多余的材料，从而获得符合预定技术要求的零件或半成品的一种加工技术。
计算机技术的发展推动了金属切削加工模拟技术的进步,有限元法应用于加工过程的模拟,具有动态性、高度非线性等特点。
仿真结果能够达到所需的精度，可靠性高，还能得出许多在试验中很难测量的数据。
本文利用ANSYS/LS-DYAN软件建立金属的正交切削有限元模型，对WC硬质合金刀具切削45#钢的过程进行分析。
1 有限元模型1.1 建立几何模型在ANSYS/LS-DYNA中有Lagrange、Euler和ALE 3种算法，本文采用Lagrange法。
采用这种方法时，物体结构形状的变化和单元网格的变化是完全一致的，材料不会在单元与单元之间发生流动。
在ANSYS的前处理器中建立二维模型，刀具的几何参数为：前角=12°，后角=15°，工件取长15mm，高7mm的矩形。
定义有限单元类型为PLANE162。
1.2 建立材料模型在金属切削过程中，材料的行为是非线性的，工件模型采用Johnson-Cook模型，刀具可看成线性弹性模型。
刀具材料为WC硬质合金，密度为15700kg/m3，弹性模量为652GP a，泊松比为0.22；工件材料为45钢，材料参数如表1。
Johnson-Cook模型如下：1.3 网格划分网格划分是有限元模拟的基础，它关系到有限元计算的速度和精度，以至计算的成败。
将工件进行切分，分为上下两部分，上半部分高3mm，为切削区。
切削区网格进行细分，得到工件的网格数为6000，刀具网格数为400。
基于ANSYS的超高速磨削初始状态的研究
第26卷第3期 辽宁石油化工大学学报 Vol.26 No.3 2006年9月 JOURNAL OF L IAON IN G UN IV ERSIT Y OF PETROL EUM&CHEMICAL TECHNOLO GY Sep.2006文章编号:1672-6952(2006)03-0073-03基于ANS YS的超高速磨削初始状态的研究李玉秀,赵恒华3(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001)摘 要: 由于一般仿真分析都用简化的单一成份砂轮模型,而实际超硬磨料砂轮为减少昂贵的金刚石或CBN 的用量,仅在轮芯表面粘结一层磨料,因此仿真与实际结果存在误差。
在虚拟分析中砂轮的模型采用复合结构,采用ANSYS中的粘和技术,体现砂轮的轮芯及磨料的粘结,使分析结果更接近实际。
利用有限元软件ANSYS仿真砂轮磨削初始状态,分析在砂轮极强冲击波作用下磨屑形成的条件。
结果显示变形最明显的区域集中在磨粒与工件接触区的下方和前方,特别是在磨粒前下方形成一囊状的高压区。
由于该区内材料产生了巨大的单向反弹力,迫使已处于半熔化状态的表面材料向压力相反方向即无约束的自由表面流动,从而使磨屑形成。
关键词: 磨削; ANSYS; 变形中图分类号:TG580.1+1 文献标识码:AInitial Condition at Ultra-High Speed Grinding Based on ANSYSL I Yu-xiu,ZHAO Heng-hua3(School of Mechanical Engineering,L iaoning U niversity of Pet roleum&Chemical Technology,Fushun L iaoning113001,P.R.China)Received12M ay2006;revised13J uly2006;accepted15J uly2006Abstract: The general simulation analysis uses a single ingredient grinding wheel model,but actual grinding wheel only uses coats of grinding compound on the grinding surface to reduce the amount of expensive diamond or CBN for practical ultra-rigid grinding wheel.There exist errors between simulation result and practical result.The grinding wheel model uses compound construction by sticking technology of ANSYS to represent the cling between wheel core and the grinding materials,thus the analysis result is close to practicality.The thesis analyzes condition of forming grinding at strong shock wave of grinding wheel at the initial condition by ANSYS.Obvious distorted region concentrates on underneath and front of grinding particles and work piece contact section. Especially,there is cyathiform high-pressure section at underneath and front of grinding particles.The surface material under the condition of half melting is compelled to flow to the reverse direction,that is none-restraint free surface.Thus,the grinding triturate is formed.K ey w ords: Grinding; ANSYS; Deformed3Corresponding author.Tel.:+86-413-6860718;fax:+86-413-6860718;e-mail:xiuyuli2004@ 高速磨削是金属加工中获得高精度的一个重要过程,而磨削过程的多参数化及过程复杂化,确定了有限元软件ANSYS对磨削过程进行模拟分析的实用性。
Ansys刀具分析
刀具强度的有限元数值模拟分析来源：CAD世界网1、引言金属切削过程是刀具与工件相互作用的过程。
在机床—夹具—刀具—工件构成的加工系统中，合理选用刀具十分重要。
刀具的整体结构、切削刃材料与几何形状都会直接影响刀具使用寿命、工件加工质量和切削生产效率。
因此，在切削过程中，刀具应具有较高的强度、良好的韧性、较长的寿命以及良好的工艺性。
对刀具强度进行理论分析，了解刀具内部的应力应变状态，不仅有利于在加工过程中合理选择刀具，而且可为进一步改善刀具内部受力状态、提高刀具使用寿命提供理论依据。
2、有限元数值分析软件ANSYS简介有限元数值分析软件(ANSYS)将现代数学、力学的基础理论与有限元分析技术、计算机图形学和优化技术相结合，具有丰富、完善的单元库、材料模型库和求解器，可利用数值模拟技术高效求解各类结构动力、静力和线性、非线性问题。
ANSYS作为一种有限元分析软件，已成为CAE和工程数值模拟的有效工具，是当今CADFCAEFCAM软件中的主流产品之一。
利用ANSYS进行有限元结构的力学分析时，通过对所施加的载荷进行数值模拟，分析应力应变集中区，从而达到强度分析和优化设计的目的。
ANSYS求解的三个主要步骤为：创建有限元模型(前处理)→施加载荷并求解(求解)→查看分析结果(后处理)。
3、刀具力学模型的建立在金属切削过程中，当刀具切入工件时，使被加工材料发生变形并形成切屑所需的力称为切削力。
切削力的大小直接影响刀具、机床、夹具的设计与使用。
切削力包括克服被加工材料变形时产生的弹性和塑性变形抗力、克服切屑对刀具前刀面的摩擦力以及刀具后刀面对加工表面和已加工表面之间的摩擦力。
图1 刀具受力分析示意图为便于分析、计算和测量刀具受力情况，可按切削主运动速度方向、切深方向和进给方向建立空间直角坐标系，将切削合力F r在该坐标系中分解成三个分力，即主切削力F z——切削速度方向分力(切向力)、切深抗力F y——切深方向分力(径向力)和进给抗力F x——进给方向分力(轴向力)(见图1)。
基于ANSYS的硬质涂层界面应力场分析与试验研究
基于 ANSYS 的硬质涂层界面应力场分析与试验研究
ABSTRACT
The superficial stress of the hard coatings and the interfacial stress between substrates and coatings were studied in this paper. The single and multilayer hard coatings were studied under the actions of the spherical indenter and cylinder indenter respectively, and the contact model for finite element analysis was established based on the finite element software ANSYS. The influence of different parameters such as elastic modulus ratio , Poisson's ratio, friction coefficient μ and the thickness ratio of coating on the distribution of the contact stress are discussed. The result of this work will provide theoretical guidance for the correct optimization design.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School
基于ansys的车床切削温度仿真研究
天津工业大学毕业设计（论文）题目：基于ansys的车床切削温度仿真研究姓名学院机械工程学院专业机械工程及自动化指导教师职称摘要切削温度是反映高速切削加工过程的一个童要的物性指标，是影响刀具磨损、刀具寿命和产品表面完整性及加工质量的重要因素，成为很重要的研究课题。
本论文建立切削区温度场的传热模型，用热源法对剪切热源和刀/屑摩擦热源的温度场进行理论计算，得出剪切热源产生的工件和切屑的温度场分布方程和刀/屑摩擦热源产生的刀具和切屑的温度场分布方程，最后求出二者共同作用下刀具和切屑的温度场分布方程。
建立热豁塑性有限元模型，运用ansys对切削过程中的温度场进行数值模拟。
得出切削过程中的温度场分布，最高温度集中在刀/屑接触面上刀尖附近的局部区域内。
最高温度随子步的变化曲线表明切削的初始阶段，温度上升很快，随着切削地进行，温度的变化趋于平缓，最后达到稳态。
切削达到稳态后，垂直已加工工件表面的温度变化曲线表明只有工件表面一薄层发生温度变化，工件内部温度几乎不变。
从刀/屑接触面上前刀面的温度分布曲线，可以看出刀具上温度的最高点并不在刀尖处，而是位于前刀上距离刀尖不远的地方。
在单因素条件下，分别改变切削速度、切削厚度和刀具前角，得出了切削速度、切削厚度和刀具前角对切削温度的影响曲线。
仿真结果与文献试验结果变化趋势一致。
关键词:ansys ; 切削温度 ; 热源法 ; 高速ABSTRACTCutting temperature during high speed machining operation has been recognized as a major factor that influences the tool life，the machined surface integrity and its quality.It has been an important research project.In the Paper，the heat transfer model of cutting temperature field has been built.Theoretic study about shear plane heat source and tool一chip interface friction heat source is carried out with the method of heat source.The temperature field distribution of chip and workpiece due to shear plane heat source is determined by this method.The temperature field distribution of chip and tool due to tool-chip interface friction heat source is also obtained.Then temperature field distribution of chip and tool due to combined both sources is derived.This paper builds thermo-viscoplastic model and carries out the finite element simulations of cutting temperature field by finite element software.The temperature field distribution indicates that the highest temperature focuses on the local region near to the tooltip at the tool-chip interface.From the dynamic cutting simulation，the curve of the highest temperature variation with step indicates that at the early stage of cutting，temperature increases very rapidly and its change is slower and slower during cutting period until reaching steady state.When reaching steady state cutting，the temperature variation curve of machined surface along cutting depth direction indicates that the temperature only a thin layer of work Piece rise while the local workpiece temperature doesn't change much.During steady state cutting process，the maximum temperature occurs away from the tooltip rather not the tooltip can be obtained from the rake face temperature curve of the tool-chip interface.The effect of the cutting parameters such as cutting velocity，the cutting depth，rake angle on the cutting temperature has been studied.The computed conclusions show good agreement with those of literatures. Keywords: ansys；cutting temperature ；heat source method ；high speed目录第一章绪论............................ 错误!未定义书签。
基于Ansys的金属切削过程分析研究
江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院机电与汽车工程学院专业机械电子工程学生姓名周华兵班级学号1145523238指导教师邱小虎二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文基于Ansys的金属切削过程分析研究Research on metal cutting process based on Ansys摘要本文通过对金属切削过程进行深入的理论分析，以材料变形的弹塑性有限元理论为基础，建立了45号钢材料的正交切削有限元分析模型，借助大型商业有限元软件ANSYS 强大的大变形分析功能，对45号钢材料正交金属切削过程进行了模拟分析。
对切削过程中的两个重要部分：应力场、温度场进行模拟分析。
由于在现有的ANSYS软件中，用于切削过程分析中的直接热结构耦合单元较少，且分析过程大多不稳定，难度较大，在本文中分别采用不同的单元类型和分析类型将应力和热分开分析，得到更稳定直观的分析结果。
在应力场分析中，讨论了工件的残余应力、残余应变、切削过程中工件、切屑、刀具的应力分布，以及工件与切屑的接触类型，切削分离等问题。
在温度场分析中，单独考虑工件与刀具的接触类型，为相对滑动，因此建立了两者的滑动摩擦分析模型，通过模拟切削过程中的摩擦生热，分析了工件和刀具在切削过程中的温度场分布。
通过对金属切削过程的模拟研究，能得到直观的变量数据，对深入研究切削机理、设计和选用相关的切削工艺参数提供重要的理论指导和参考依据。
关键词：ANSYS；金属切削；有限元；应力场；温度场AbstractMetal cutting process is theoretically analyzed in the paper，Based on the elastic-plastic finite element theory of material deformation，The FEA model of the orthogonal cutting of 45 steel materials is established，With the large commercial finite element software ANSYS powerful large deformation analysis function，A simulation analysis of the orthogonal metal cutting process of the 45 steel material is carried out.Two important parts of cutting process: stress field and temperature field simulation analysis.Because of the existing ANSYS software, the direct thermal structure coupling unit is less, and the analysis process is mostly unstable, and it is difficult to process.In this paper, the stress and heat of different element types and analysis types are separately analyzed, and more stable and intuitive results are obtained.In the analysis of stress field, and discusses the workpiece residual should force, residual strain, cutting in the process of workpiece and cutting chip, tool stress distribution, and the workpiece and chip contact type, the cutting separation.In the temperature field analysis, the contact types of the workpiece and the cutter are considered separately, and the sliding friction model is established,Through the simulation of friction heat in the cutting process, analyzes the distribution of workpiece and cutting tool in the cutting process the temperature field.Through the simulation study on the metal cutting process, intuitive variable data, in-depth study of cutting mechanism, design and selection of the cutting parameters provide important theoretical guidance and reference for.Keywords: ANSYS;metal cutting;FEA;stress field; temperature field目录第一章绪论------------------------------------------------------------ 1 1.1 研究的目的和意义---------------------------------------------------- 11.1.1研究目的---------------------------------------------------------11.1.2研究意义---------------------------------------------------------2 1.2金属切削过程有限元模拟的国内外研究现状-------------------------------21.2.1国外研究现状-----------------------------------------------------21.2.2国内研究现状-----------------------------------------------------3 1.3金属切削模拟技术存在的问题-------------------------------------------3 1.4 ANSYS----------------------------------------------------------------41.4.1简介-------------------------------------------------------------41.4.2 ANSYS分析计算流程----------------------------------------------- 5 1.5本论文的主要工作-----------------------------------------------------6 第二章金属切削理论基础------------------------------------ 72.1金属切削变形理论-----------------------------------------------------72.1.1金属切削过程概述-------------------------------------------------72.1.2金属切削变形的三个变形区域---------------------------------------7 2.2切削力的来源---------------------------------------------------------8 2.3金属切削过程中的应力-------------------------------------------------9 2.4金属切削温度场理论--------------------------------------------------112.4.1切削温度场的概述------------------------------------------------112.4.2切削热的产生与传出----------------------------------------------12 第三章金属切削过程的有限元建模与分析---------------------------143.1金属切削应力场的有限元分析------------------------------------------143.1.1建立几何模型----------------------------------------------------143.1.2材料属性及材料的本构关系----------------------------------------153.1.3建立有限元模型与网格划分----------------------------------------163.1.4定义接触对------------------------------------------------------173.1.5求解设置--------------------------------------------------------18 3.2金属切削温度场有限元分析--------------------------------------------203.2.1建立几何模型----------------------------------------------------203.2.2定义材料属性----------------------------------------------------203.2.3建立有限元模型与网格划分----------------------------------------203.2.4定义接触对------------------------------------------------------213.2.5求解设置--------------------------------------------------------22 第四章金属切削有限元分析结果-------------------------------------244.1金属切削应力场有限元分析结果----------------------------------------244.1.1切屑等效塑性应变分布--------------------------------------------244.1.2切屑等效应力分布------------------------------------------------264.1.3刀具的应力分布--------------------------------------------------29 4.2金属切削温度场有限元分析结果----------------------------------------32 第五章总结与展望----------------------------------------------------345.1总结----------------------------------------------------------------34 5.2未来展望------------------------------------------------------------34 致谢-------------------------------------------------------------------- 36参考文献--------------------------------------------------------------- 37第一章绪论1.1研究的目的和意义1.1.1研究目的在机械制造行业中，金属切削是一种非常重要的加工方式。