基于ANSYS的切削加工過程溫度場的分析論文

1 論文題目 :基于 ANSYS 的 切削 加工過程 溫度 場的分析 學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 導(dǎo)師姓名： 完成時間： 2 摘 要 在切削金屬過程中所消耗的能量幾乎 90% 以上都轉(zhuǎn)化為熱 , 致使工件、切屑和刀具的溫度都上升 , 其中刀具的溫升與切削機(jī)理及切削參數(shù)密切相關(guān) , 并且直接影響刀具的磨損及其使用壽命 .以傳熱學(xué)為基礎(chǔ) ,用有限差分?jǐn)?shù)值方法 , 對二元切削加工過程中切削區(qū)域溫度場進(jìn)行了計算機(jī)模擬。并以金 剛石和硬質(zhì)合金刀具切削鈦合金為例 , 進(jìn)行了切削溫度計算。經(jīng) ANSYS 分析 , 模擬計算效果圖 與實測切削溫度值吻合良好。這不削 計算機(jī)模擬是可行的 ,同時也為探索難加工材料的切削加工特性提供了一種新的解析方法 ,可節(jié)省大量實驗 ,為進(jìn)一步預(yù)測最佳切削過程、指導(dǎo)新型刀具材料的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵 詞 ： ANSYS， 切削溫度 ， 解析預(yù)測， 有限差分 3 Abstract Based 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 4 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 研究切削溫度的意義 . 1 1.3 切削溫度 在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 . 2 1.4 研究目的、意義和內(nèi)容 . 2 2.ANSYS 軟件簡介 . 3 2.1 ANSYS 的定義 . 3 2.2 ANSYS 軟件的內(nèi)容 . 3 2.3 ANSYS 軟件提供的分析類型 . 4 3 ANSYS 對物體的熱分析 . 5 3.1 熱分析簡介 . 5 3.2 ANSYS 熱分析特點(diǎn) . 5 4 ANSYS 在實例中的應(yīng)用 . 6 4.1 定義工作文件名和工作標(biāo)題 . 6 4.2 定義單元類型 . 7 4.3 定義材 料性能參數(shù) . 7 4.4 建模 . 10 4.5 劃分網(wǎng)格 . 13 4.6 加載求解 . 15 4.7 查看結(jié)果 . 18 4.8 結(jié)果分析 . 18 5 致謝 . 19 6 參考文獻(xiàn) . 20 1 1 緒論 1.1 概述 在機(jī)械制造業(yè)中 ,雖然已發(fā)展出各種不同的零件成型工藝 ,但目前仍有 90 %以上的機(jī)械零件是通過切削加工制成。在切削過程中 ,機(jī)床作功轉(zhuǎn)換為等量的切削熱 ,這些切削熱除少量逸散到周圍介質(zhì)中以外 ,其余均傳入刀具、切屑和工件中 ,刀具、工件和機(jī)床溫升將加速刀具磨損 ,引起工件熱變形 ,嚴(yán)重時甚至引起機(jī)床熱變形。因此 ,在進(jìn)行切削理論研究、刀具切削性能試驗及被加工材料加工性能試驗等研究時 ,對切削 溫度的測量 分析 非常重要。 使用 ANSYS 測量 分析 切削溫度時 ,既可測定切削區(qū)域的平均溫度 ,也可測量出切屑、刀具和工件中的溫度分布。 1.2 研究切削溫度的意義 切削 加工 時，切削溫度對工作前角、刀 屑平均摩擦系數(shù) ， 單位切削功率及切屑變形系數(shù)的影響 都是很大的 。在切削溫度低 600 的情況下，切削溫度直接影響積屑瘤的消長，從而影響到積屑瘤前角，所以工作前角隨切削溫度的變化而變化。 刀 屑平均摩擦系數(shù)隨切削溫度變化原因有二。其一是積屑瘤前角隨切削速度而變化，當(dāng) 300 時，積屑瘤前角隨著溫度的提高而增大；當(dāng) 300 600 時，積屑瘤前角隨切削溫度的升高而減小。其二是：刀 屑界面上切屑底層金屬的強(qiáng)度隨切削溫度的上升而下降；當(dāng) 600 時，刀屑摩擦系數(shù)的下降主要就是由于這個原因。當(dāng) 600 時，隨工作前角的增大而減??；隨工作前角的減小而增大。當(dāng) 600 時，積屑瘤消失，這時，切屑變形系數(shù)的減小是由于刀 屑平均摩擦系數(shù)的減?。?單位切削功率 pc 曲線有著與切屑變形系數(shù)曲線相似的形狀，其理由是不言而喻的，切屑變形大，需要的功自然也就大些。 當(dāng)切削溫度較高時，會使被加工材料軟化，與刀具間硬度差增大，有利于 切削加工進(jìn)行。 。 一般認(rèn)為，刀具的磨損是由于切削過程中的高溫、高壓、切屑與前刀面間的摩擦以及工件材料中有關(guān)化學(xué)元素與之發(fā)生粘結(jié)、親和而引起的，即其磨損機(jī)制主要包括： 氧化磨損和相變磨損。刀具高速切削時的平均切削溫度可達(dá) 1000 1200 ，在此高溫下，即使在常壓和空氣氣氛中也足以使刀具刀尖區(qū)產(chǎn)生氧化、放氮甚至相變。而刀具一經(jīng)氧化和相變即會喪失其切削能力。 粘結(jié)磨損。在一定壓力和高溫條件下，刀尖與被加工材料接觸區(qū)隨著切屑不斷流出，雙方均不斷裸露出新的表面。隨著與合金元素的親和傾向不斷增加，將導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)磨損。這 種磨損一般表現(xiàn)為微粒脫落，當(dāng)?shù)都鈪^(qū)溫度高達(dá) 1200 左右時，局部顆粒將呈現(xiàn) “半熔化 ”狀態(tài)，從而使粘結(jié)磨損大大加劇。 顆粒剝落與微崩刃。由于刀具是由無數(shù)細(xì)小的顆粒構(gòu)成，顆粒之間呈晶界間的精細(xì)裂紋連接， 2 且存在不均勻的內(nèi)應(yīng)力，因此當(dāng)高溫切屑流摩擦刮研刀尖時，會因工件材料硬度不均或存在硬質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的微沖擊而造成顆粒脫落或產(chǎn)生微崩刃。 由此可見切削溫度對加工工藝影響很大，對加工刀具壽命也有影響。研究切削溫度可以避免一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失。 1.3 切削溫度 在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 近 40 年來，切削 溫度 的研究越來越被人們重視， 特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，日本、美國、前蘇聯(lián)、英國和德國等都很重視研究升發(fā)，已有不少成果實用化。 日本對切削 溫度 的研究廣泛深人，設(shè)有專門的研究機(jī)構(gòu)。 其中一些 代表入物，對 切削 溫度 的基礎(chǔ)理論和實際應(yīng)用進(jìn)行了大量 系統(tǒng)、深入地研究，并有專著。 20世紀(jì) 70 年代以來，車削、磨削在日本己研究較成熟 。 取得了很好效果，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。 前蘇聯(lián)在切削方面的研究較早 ， 20 世紀(jì) 50 年代末 60 年代初就發(fā)表過不少有價值的論文。在切削 溫度 研究上作了大量工作，并在振動車削、磨削、攻螺紋、鉆孔等應(yīng)用方面職得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 美國在振動切削發(fā)展上曾走過彎路。 20 世紀(jì) 60 年代初開始的切削研究工作，70 年代中期又重新開始，并在 一些 方面取得了系列成果，目前己制訂部分標(biāo)準(zhǔn)供選用。 英國和德國等對切削 溫度的 機(jī)理和應(yīng)用也進(jìn)行了大量研究開發(fā)工作，發(fā)表了不少有價值的論文，在生產(chǎn)中也得到了積極應(yīng)用。 我國此項研究工作開始干 20 世紀(jì) 60 年代。 1966 年哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用 國外先進(jìn)的切削溫度技術(shù)進(jìn)行一系列的試驗 ，取得了良好效果。 1976 年以后，陜西機(jī)械學(xué)院等院校和單位先后做了一些車削、鉆孔、攻螺紋與磨削等試驗研究并部分應(yīng)用于生產(chǎn)。 1983 年 10 月在西安召開的全國第一次切削專題討論會 ”，促進(jìn)了 切削技術(shù)在全國的深入研究和推廣位用。 20 世紀(jì) 80 年代中期以后，哈爾濱工業(yè)大學(xué)又對車削淬硬不透鋼、鉆孔、鋁復(fù)合材料攻絲進(jìn)行了試驗研究，取得了滿意的效果。吉林工業(yè)大學(xué)對車削，北京航空航天大學(xué)對五合金攻絲都相繼進(jìn)行了試驗研究，取得了可喜的成果。此外，河北機(jī)電學(xué)院、大連理工大學(xué)也對攻絲進(jìn)行了研究 ，也取得了一系列的成績。 1.4 研究目的、意義和內(nèi)容 自 切削技術(shù) 的應(yīng)用以來， 以其獨(dú)特的工藝效果 ，極大的提高啦工廠生產(chǎn)的效率，減少啦生產(chǎn)成本，為企業(yè)和工廠帶來啦不少生產(chǎn)效益 ，從而受到 國內(nèi)外機(jī)械工程專家和 企業(yè)的 廣泛關(guān)注。 但是，與傳統(tǒng)的 加工 理論與方法相比，切削技術(shù)仍是一種 “年輕 ”的工藝方法，其理論體系尚不完善，還有許多問題有待于深入 3 研究。 其中溫度就是困擾大家的一個難題，沒有太好的方法來解決。 隨著 ANSYS 軟件的開發(fā) ， 已經(jīng)逐漸成為一種必要的、且必不可少的研究手段。同時，受實驗設(shè)備等客觀條件的限制，不可能在試驗中大幅度地隨意改變工藝參數(shù)，因此，利用 ANSYS 軟件在切削過程中對且學(xué)溫度問題進(jìn)行建模模擬和仿真研究是為切削溫度問題的解決提供啦一個參考依據(jù)。 本論文主要對車削過程中的刀具 與工件的相對位移移動所產(chǎn)生的摩擦熱度進(jìn)行分析 依據(jù)的實例是：工件材料 45 鋼，刀片材料 YT15，切削厚度 1mm， 切削速度 1 研究和分析 切削溫度的基本 機(jī)理 ； 1. 建立 節(jié)點(diǎn)能量平衡方程式 2.使用 ANSYS 進(jìn)行建模處理依據(jù)實例進(jìn)行計算從而顯示切削加工時的溫度梯度。 根據(jù)分析結(jié)果，為切削加工時避免因溫度而引起的不必要損失的研究提供理論依據(jù) 。 2.ANSYS 軟件簡介 2.1 ANSYS 的定義 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一 的美國 ANSYS 開發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Allegro, I DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 CAD 工具之一 。 ANSYS 有限元 、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天 軟件包是一個多用途的有限元法計算機(jī)設(shè)計程序，可以用來求解 結(jié)構(gòu)、流體、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械 ， 微機(jī)電 氣 系統(tǒng)、運(yùn)動器械等。 2.2 ANSYS 軟件的內(nèi)容 軟件主要包括三個部分：前處理模 塊，分析計算模塊和后處理模塊。 前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實體建模及網(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）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，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； 4 后處理模塊可將計算結(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，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出 。 軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個人機(jī)到大型機(jī)的多種計算機(jī)設(shè)備上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM， CRAY 等。 2.3 ANSYS 軟件提供的分析類型 ANSYS 軟件提供的分析類型如下： 1)結(jié)構(gòu)靜力分析 用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。 ANSYS 程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及 接觸分析。 2)結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。 ANSYS 可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動響應(yīng)分析。 3)結(jié)構(gòu)非線性分析 結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。 ANSYS 程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。 4)動力學(xué)分析 ANSYS 程序可以分析大型三維柔體運(yùn)動。當(dāng)運(yùn)動 的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。 5)熱分析 程序可處理熱傳遞的三種基本類型：傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱結(jié)構(gòu)耦合分析能力。 6)電磁場分析 主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運(yùn)動 效應(yīng)、電路和能量損失等。還可用于螺線 5 管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。 7)流體動力學(xué)分析 ANSYS 流體單元能進(jìn)行流體動力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個節(jié)點(diǎn)的壓力和通過每個單元的流率。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。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對流換熱效應(yīng)。 8)聲場分析 程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動 態(tài)特性。這些功能可用來確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂大廳的聲場強(qiáng)度分布，或預(yù)測水對振動船體的阻尼效應(yīng)。 9)壓電分析 用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對 AC（交流）、 DC（直流）或任意隨時間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析?？蛇M(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析 。 3 ANSYS 對物體的熱分析 3.1 熱分析簡介 熱分析用于計算一個系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數(shù)，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流 密度（熱通量）等。熱分析在許多工程應(yīng)用中扮演重要角色，如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、換熱器、管路系統(tǒng)、電子元件等 。 3.2 ANSYS 熱分析特點(diǎn) ANSYS 熱分析有以下幾個特點(diǎn)： ANSYS 功能組件熱分析能力 ANSYS/Multiphases、 ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、 ANSYS/FLOTRAN、 ANSYS/ED 五種產(chǎn)品中包含熱分析功能 ,其中 ANSYS/FLOTRAN 不含相變熱分析。 ANSYS 熱分析原則 : ANSYS 熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程， 用有限元法計算各節(jié)點(diǎn)的溫度，并導(dǎo)出其它熱物理參數(shù)。 ANSYS 熱分析類型 : ANSYS 熱分析包括熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式。此外，還可以分析相變、有內(nèi)熱源、接觸熱阻等問題。 6 4 ANSYS 在實例中的應(yīng)用 工件材料 45 鋼，刀片材料 YT15，切削寬度 10mm，切削厚度 1mm，刀片尺長 18mm*16mm*10mm，導(dǎo)熱系數(shù) 67 W/m- ,對流傳熱系數(shù) 600 W/m2- ，切削速度 1 主切削力大小是 9600N，試確定其溫度分布。 下面的步驟說明料 ANSYS 如何選擇本問題的單元類型，如何創(chuàng)造本 問題的幾何模型，如何應(yīng)用邊界條件等 。 4.1 定義工作文件名和工作標(biāo)題 1） 打開 ANSYS 軟件其工作界面為 圖 1 ANSYS 軟件工作界面 2） 選擇 Utility menu File Change Job name 命令 ，出現(xiàn)對話框，在輸入欄中輸入 exercise5 ,并將 New log and error file 設(shè)置為 yes,單擊【 ok】關(guān)閉該對話框。如圖： 圖 2 建立工作主題 3） 選擇 Utility File Change title 命令，出現(xiàn)下面的對話框，再輸入欄中輸入 FRICTION HEATING OF A SLDING BLOCK 單擊【 ok】關(guān)閉該對話框。如圖 ： 7 圖 3 建立文件名 4.2 定義單元類型 1） 選擇 Main Menu processor Element type add/edit/delete 的命令，出現(xiàn) Element type 對話框單擊【 add】，出現(xiàn) Library of Element type 對話框。如圖： 圖 4 定義單元類型 2）在 Library of Element type對話框中選擇一個單元類型，在單擊【 apply】按鈕 在 Library of Element type 對話框中選擇另一個單元類型。最后單擊【 ok】關(guān)閉該對話框 。 4.3 定義材料性能參數(shù) 1）選擇 Main Menu processor material models 命令，出現(xiàn) define material models behavior 對話框。 如圖： 8 圖 5 定義材料參數(shù)菜單 2）輸入材料泊松比 選著 Main Menu processor material models 在 material models behavior 一欄中選擇雙擊 Structural 、 linear、 Elastic、 Isotropic 選項出現(xiàn) Linear Isotropic 對話框，在 EX 對話框輸入 壓力值 ，在 PRXY 對話框中輸入材料泊松比，如圖所示，最后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框 。 圖 6 輸入材料泊松比 3）輸入摩擦系數(shù) 選著 Main Menu processor material models 在 material models behavior 一欄中選擇雙擊 structural、 friction 、 coefficient 選項 出現(xiàn) friction coefficient for material number1 對話框，在 MU輸入 0.2 如圖所示，后單擊【 ok】關(guān)閉該對話框。 9 圖 7 輸入摩擦系數(shù) 4）輸入材料導(dǎo)熱系數(shù) 選著 Main Menu processor material models 在 material models behavior 一欄中選擇雙擊 thermal 、 conductivity、 isotropic 選項出現(xiàn)conductivity for material number1 對話框，在 KXX 輸入 150 ，如圖所示，后單擊【 ok】關(guān)閉該對話框。圖 8 輸入材料導(dǎo)熱系數(shù) 5）輸入熱膨脹系數(shù) 選著 Main Menu Processor Material models 在 Material models behavior 一欄中選擇雙擊 structural、 thermal 、 expansion secant、 coefficient 、 isotropic出現(xiàn) thermal expansion secant coefficient for material number1 對話框 ,在 ALPX 輸入欄中輸 入 2.39e-5，如圖中 所示，后單擊【 ok】關(guān)閉該對話框。 10 圖 9 輸入熱膨脹系數(shù) 6）輸入材料密度 選著 Main Menu Processor Material models 在 Material models behavior一欄中選擇雙擊 Structural、 Density 選項出現(xiàn) Density for material number1 對話框 ,在 DENS 對話框中輸入材料的密度，如圖中所示，后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。圖 10 輸入材料密度 4.4 建模 1)選擇關(guān)鍵點(diǎn) 選擇 Main Menu Processor Modeling Create Key points In Active 11 命令。 CS 選出關(guān)鍵點(diǎn) 1（ 0， 0， 0），單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 2（ 15， 0， 0），單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 3（ 15， 6， 0）， 單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 4(0,6,0)，單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 5(0,5,0)， 單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 6(0,10， 0)， 單擊【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 7（ -6， 10， 0） ,單擊 【 Apply】 選出關(guān)鍵點(diǎn) 8（ -6， 5， 0），如圖中所示，后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。圖 11 建立模型 關(guān)鍵點(diǎn) 2)點(diǎn)劃線 選擇 Main Menu Processor Modeling Create Lines Straight Line 命令。依次連接關(guān)鍵點(diǎn) 1，關(guān)鍵點(diǎn) 2，關(guān)鍵點(diǎn) 3，關(guān)鍵點(diǎn) 4，關(guān)鍵點(diǎn) 5，關(guān)鍵點(diǎn) 6，關(guān)鍵點(diǎn) 7，關(guān)鍵點(diǎn) 8。如圖所示， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 圖 12 由關(guān)鍵點(diǎn)連成 線 3） 由線畫面 選擇 Main Menu Processor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 命令。依次選取線 L1,選取線 L2,選取線 L3,選取線 L4,選取線 L5,選取線 L6 選取線 L7,選取線 L8.如圖所示， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 12 圖 13 由線段連接創(chuàng) 面 4) 布爾運(yùn)算 選擇 Main Menu Processor Modeling Operate Glue Areas 命令。選擇面如圖所示， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 如圖所示：圖 14 模 型的布爾運(yùn)算 最后的模型是 13 圖 15 所要建立的 模型 4.5 劃分網(wǎng)格 1） 網(wǎng)格劃分材料屬性 選擇 Main Menu Processor Meshing Mesh Attributes Picked areas命令。 出現(xiàn) Area Attributes 對話框單擊面 A1 選擇材料屬性， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 單擊面 A2 選擇材料屬性， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 材料 1： 圖 16 劃分材料 1 的屬性 材料 2： 14 圖 17 劃分材料 2 的屬性 2） 網(wǎng)格劃分 打開網(wǎng)格劃分人工控制菜單選擇拾取線菜單如圖所示： 圖 18 網(wǎng)格劃分 1 15 圖 19 網(wǎng)格劃分 2 4.6 加載求解 1） 選擇 Main menu Solution Analysis Type New Analysis命令。出現(xiàn) New Analysis對話框。選擇分析類型是 Transient 后單擊【 OK】 ,出現(xiàn) Transient Analysis 對話框，在 【 TPNOPT】 Solution method 選項 FULL， 單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 如圖圖 20 對模型進(jìn)行 求解 1 2） 選擇 Main menu Solution Analysis Type Analysis Options命令，出現(xiàn) Full Transient Analysis 對話框其設(shè)置如下圖， 后單擊【 OK】關(guān)閉該對話框。 16 圖 21 對模型進(jìn)行 求解 2 3） 輸入均勻溫度載荷 4） 選擇 Main menu Solution Define Loads Apply Thermal Temperature Uniform Temp 出現(xiàn)對話框如圖所示，在中輸入 0， 后單擊【 OK】關(guān)閉 話框。圖 22 輸入均勻溫度載荷 1 17 5） 選擇 Main menu Solution Analysis Type Sols Controls 命令，出現(xiàn)Solution Controls 對話框參照圖中所示， 后單擊【 ok】關(guān)閉該對話框圖 23 輸入均勻溫度載荷 2 6） 對刀具的限定 選擇刀具運(yùn)動的方向 圖 24 選擇刀具 移動的位移圖 25 選擇刀具移動的位移 2 18 6)選擇所有的實體開始求解 選擇 Main menu Solution Solve Current LS命令如圖所示圖 26 實體開始求解 4.7 查看結(jié)果 選擇 Main menu General Postures Plot Results Contour Plot Nodal Soul 命令 . 結(jié)果如圖所示圖 27 實例加解的 結(jié)果 4.8 結(jié)果分析 由上述與分析 ,可得以下結(jié)論 : 1) 用 ANSYS 分析模擬預(yù)測加工過程 ,是研究切削加工的新思想。本文使用有限差分模型計算切削溫度 ,其計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好 , 說明此模擬計算 19 能反映切削加工的實際 切削溫度 , 所以應(yīng)用此模擬計算切削溫度是可行的。 2) 切削溫度解析計算的優(yōu)點(diǎn)在于 : 計算中 , 它可以不斷改變刀具材料、工件材料 , 切削條件等不同輸入?yún)?shù) ,很方便的計算出相 應(yīng)條件下的切削溫度分布 ,從而可節(jié)省大量的人力、物力、財力 ,使大