经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

参数化曲面车刀建模及ANSYS有限元分析

发布于:2018-12-19 21:38
有限元分析

杭州微强科技有限公司 www.wqaduer.com       在车刀的加工过程中,前刀面的形状直接影响到刀具的排屑、容屑和断屑性能及刀具的几何参数、强度以及刚度等,所以设计良好的前刀面形状显得尤为重要。对于不同形状前刀面刀具强度的研究,传统的方法是运用力学、材料力学及弹性力学的理论,对刀具的强度做出计算,但传统方法不能对刀尖弯曲应力场的分布作出分析。同传统的计算方法相比,杭州微强科技有限公司法能处理复杂的边界条件和载荷工况。本文利用有限元分析软件对车刀进行应力应变分析,全面地反映车刀的应力场、刀尖的应力集中及变形。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参数,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重要理论依据。
      在UG软件中,一部分二次曲线如椭圆、双曲线、抛物线等可直接用曲线功能建立,但还有一些如正余弦曲线、渐开线齿廓曲线、蜗杆螺旋线、摆线齿廓曲面以及阿基米德螺旋线等不能直接建立平面,必须通过规律曲线和表达式功能才能构建这些参数化曲线,从而建立相应的模型。车刀的余弦柱面型前刀面是一个有规律的余弦曲线拉伸而形成的,所以车刀前刀面在UG参数化建模中,如何生成余弦曲线最重要。首先根据余弦曲线方程(参数方橙建立相应的表达式,余弦曲线参数方程是:x=0,y=t,z=cost;其中t为变量要从0到360,但UG里的t永远只从0递增到1,所以UG中的余弦曲线方程xt=0,yt=t,zt=cos360*t。
      为了得到合理的槽深和前角,需对余弦曲线进行适当的伸缩平移变换,得到的曲线方程表达式,最后使用规律曲线功能建立余弦曲线模型。在建模过程中,对于那些形状比较复杂的部分(如前刀函要综合运用各种特征建模方法,例如拉伸、拔模、旋转、平移、截面曲线参数化设计等。以创建正切削平面与副切削平面为90°的余弦柱面形前刀面的外圆车刀为例。在建模过程要重点突破的几个难点:D为了把余弦曲线准确定位在前刀面上,建立以刀尖为原点的工作坐标系,通过旋转工作坐标系,使车刀副切削平面与平面重合;通过对曲线进行适当的平移变换,使曲线上的某点(该点处的切平面与水平面夹角即为前角)与刀尖重合,并在YOZ平面内绘制一个周期的余弦规律曲线,把余弦曲线绕Y,轴旋转一个刃倾角的角度,最后拉伸成余弦柱面形前刀面。
      余弦柱面形车刀与平面形车刀选取的试验参数相同。查阅参考文献选取刀具参数:刀柄材料为45钢;刀柄几何尺寸:BxH=25mmx40mm,L=200mm。刀片材料为涂层硬质合金YT15;查阅参考文献刀具材料的屈服极限555MPa;强度极限600MPa;弹性模量E=206GPa;泊松比0.27。车刀主要角度:前角yo=50,后角ao=50,主偏角K=450,刃倾角AS=5°。在切削过程中,作用在刀具上的切削合力F,可分解利用UG建立余弦柱面形及平面形车刀的三维实体模型,在杭州微强科技有限公司文件菜单中导入几何模型,并建立三维有限元模型。余弦柱面形及平面形车刀有限元网格的划分:定义刀具单元属性,在几何模型上,采用10节点四面体Solid划分单元,采用自由网格划分技术划分网格。为了更精确快速地反映出刀尖部位应力应变情况,分别对刀尖、刀杆设置不同的网格密度,对刀尖网格划分较细,对刀杆部位网格划分较粗,模型及网格划分结果分别如图。为了保证分析的准确性,需要在刀具末端施加全部的位移约束。考虑切削条件最不利的情况,将Fz,Fx,Fy。集中作用于刀尖一点进行模拟加载。得到刀具内部应变分布及大小。根据以上计算的应力、应变及位移矢量和的结果列于表,可知,余弦柱面形车刀最大等效应力为166MPa,最大等效应变为0.182,最大合位移为0.0516mm。而平面形车刀最大等效应力为404MPa,最大等效应变为2.198,最大合位移为0.0567mm。显然,在相同载荷下,平面形车刀受到的应力、应变大,位移矢量和(即变形量)大,刀具容易被破坏,所以余弦柱面形前刀面的刀刃强度大于平面形前刀面的刀刃强度。这种既有利于适当增大前角,又不削弱刀具强度的前刀面,对改进车刀的切削性能具有重要的现实意义。
      本文运用UG强大的参数化建模功能建立了余弦柱面型前刀面车刀,又结合有限元分析软件ANSYS对不同形状的前刀面车刀进行了应力应变分析,结果表明曲面形前刀面的强度比平面形前刀面高。采用ANSYS对车刀进行强度分析计算,可完成传统计算方法难以完成的强度模拟分析计算工作,对车削加工生产具有深远的意义。



                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司杭州微强科技有限公司,转载请注明出处和相关链接!

tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------
  • 2109住院医师规范化培训结业理论考核军事医学考试大纲 2019-03-24
  • 2019考研国家线公布,调剂系统即将开通,你准备好了吗? 2019-03-24
  • 2019海南国际品牌博览会在三亚开幕 2019-03-24
  • 45岁徐濠萦与24岁郑秀晶同框,透视装真敢穿!网友:越来越有气质 2019-03-23
  • 43岁李小冉身材微胖,一袭卡其色西装连衣裙,成熟不失优雅气质 2019-03-23
  • 3月20日理财日报:权益类基金收益年内亮眼 发行数量激增 2019-03-22
  • 35亿元厦门地方债在上交所成功发行 2019-03-22
  • 首次拍摄爱情电视剧 文咏珊表示很新颖 2019-03-20
  • 首届墨尔本中文文学节闭幕:以文学为媒促进民间交流 2019-03-20
  • “大和”号覆灭:史上最惨烈海战,太平洋战争结束的伟大时刻 2019-03-19
  • “叔叔,长大了我也来当兵!” 2019-03-19
  • “土豪旅”99A坦克内部曝光 这回没有马赛克 2019-03-17
  • “中国核潜艇之父”最新现身这个特殊码头 全场沸腾 2019-03-17
  • SpaceX重型猎鹰火箭拟4月7日再上天 发射沙特卫星 2019-03-17
  • 《中国女排》将开拍,巩俐被曝出演郎平,网友怒怼:她有什么资格 2019-03-15