車刀切削過程中的溫度場模擬畢業(yè)論文

車刀切削過程中的溫度場模擬畢業(yè)論文摘要 IAbstract II1緒論 11.1概述 11.2研究切削溫度的意義 11.3切削溫度在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 21.4研究目的、意義和內(nèi)容 22車刀及其材料 32.1車刀簡介 32.2車刀的重要角度 42.3車刀分類 52.4刀具材料 52.3.1 刀具材料應(yīng)具備的性能 52.3.2 常用的刀具材料 62.3.3 其它刀具材料 63金屬切削刀具基礎(chǔ) 73.1金屬切削過程的基本概念 73.2切削表面與切削運動 73.3切削用量三要素 84ANSYS軟件簡介 94.1ANSYSA的定義 94.2ANSYS內(nèi)容 94.3ANSYS軟件提供的分析類型 95ANSYS對物體的熱分析 105.1熱分析簡介 105.2ANSYS熱分析特點 115.3ANSYS軟件求解的基本流程 116建立刀片模型 137熱分析 137.1建立工作文件名和工作標(biāo)題 137.2定義單元類型 147.3定義材料性能參數(shù) 157.4導(dǎo)入幾何模型、劃分網(wǎng)格 177.5加載求解 217.6輸出溫度場分布圖 298對比分析 319結(jié)論 32致謝 34緒論概述在機械制造業(yè)中，雖然已經(jīng)發(fā)展出各種不同的零件成型工藝，但目前仍有90%以上的機械零件是通過切削加工制成。在切削工程中，機床做功轉(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、工件和機床溫升將加速刀具磨損，從而引起工件熱變形，嚴(yán)重時甚至引起機床熱變形。因此，在進行切削理論研究、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。在使用ANSYS測量分析切削溫度時，既可以測定切削區(qū)域的平均溫度，也可以測量出切屑、刀具和工件中的溫度分布。本文就是通過ANSYS模擬90°外圓車刀在切削過程中刀片的溫度分布，通過與實驗數(shù)據(jù)的比較證明ANSYS軟件的準(zhǔn)確性，并用ANSYS的模擬結(jié)果研究了切削速度對刀具溫度分布的影響。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)的影響都很大。在切削溫度低于600℃的情況下，切削溫度直接影響切屑瘤的消長，從而影響到切屑瘤的前角，所以工作前角隨切屑溫度的變化而變化。刀—屑平均摩擦系數(shù)隨切削溫度變化原因有二：一、積屑瘤前角隨切削速度而變化：當(dāng)θ＜300℃時，積屑瘤前角隨著溫度的提高而增大；當(dāng)300℃<θ<600℃時，積屑瘤前角隨切削溫度的升高而減小。二、刀—屑界面上切屑底層金屬的強度隨切削溫度的上升而下降：當(dāng)θ＞600℃時，刀屑摩擦系數(shù)的下降主要就是由于這個原因。當(dāng)θ＜600℃時，隨工作前角的增大而減?。浑S工作前角的減小而增大；當(dāng)θ＞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?。粏挝磺邢鞴β蕄c—θ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，即其磨損機制主要包括：化磨損和相變磨損。刀具高速切削時的平均切削溫度可達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)細小的顆粒構(gòu)成，顆粒之間呈晶界間的精細裂紋連接，而且存在不均勻的內(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)濟損失。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)，已經(jīng)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)用進行了大量系統(tǒng)、深入地研究，并且有專門的著作。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)揮著重要的作用。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理和應(yīng)用也進行了大量研究開發(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。在我國，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)用國外先進的切削溫度技術(shù)進行一系列的試驗，取得了良好效果。1976年以后，陜西機械學(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行了試驗研究，取得了可喜的成果。此外，河北機電學(xué)院、大連理工大學(xué)也對攻絲進行了研究，也取得了一系列的成績。研究目的、意義和內(nèi)容自切削技術(shù)的應(yīng)用以來，以其獨特的工藝效果，極大的提高了工廠生產(chǎn)的效率，減少了生產(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。切削過程是一個涉及到彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、熱力學(xué)和摩擦學(xué)等學(xué)科綜合交叉的一個非常復(fù)雜的過程，因此傳統(tǒng)方法的研究大多停留在定性的分析上。只是到了近十幾年來，有限元技術(shù)的發(fā)展，特別是一些商用有限元軟件(如ANSYS，ABAQUS的開發(fā)，使之成為能夠定量分析這一過程的強大工具。這方面關(guān)鍵的技術(shù)主要是用有限元對切削機理進行了數(shù)值模擬，從而大大降低了對切削過程分析的成本并提高了分析的質(zhì)量。因此，用有限元對切削進行模擬也就成為切削加工過程的一個研究前沿和熱點。根據(jù)最新的研究資料顯示，目前的研究主要集中在以下幾個方面：一般的材料去除與切削過程的研究；特殊加工過程的計算機模型的研究；切削過程的幾何與過程參數(shù)的研究；加工過程中的熱研究；加工過程中殘余應(yīng)力的研究；加工機床的動力學(xué)研究與控制；機床磨損與誤差的研究；切屑形成機理的研究；最優(yōu)化與其他主題的研究。隨著ANSYS軟件的開發(fā)，其已經(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，研究人員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切削溫度問題進行建模模擬和仿真研究為切削溫度問題的解決提供了一個重要的參考依據(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)生的摩擦熱度進行分析依據(jù)的實例是：工件材料鈦合金，刀片材料YT15，切削厚度1mm，切削速度30~70m/min，進給速度0.1~0.3mm/r。車刀及其材料車刀簡介車刀的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。車刀的切削部分和柄部(即裝夾部分)的結(jié)合方式主要有整體式、焊接式、機械夾固式和焊接-機械夾固式。機械夾固式車刀可以避免硬質(zhì)合金刀片在高溫焊接時產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，并且刀柄可多次使用。機械夾固式車刀一般是用螺釘和壓板將刀片夾緊，裝可轉(zhuǎn)位刀片的機械夾固式車刀。圖2SEQ圖\*ARABIC1車削刀具的組成車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等組成。它的幾何形狀由前角γ0、后角α0、主偏角κr、刃傾角γs、副偏角kr’和刀尖圓弧半徑rε所決定。車刀幾何參數(shù)的選擇受多種因素影響，必須根據(jù)具體情況選取。前角γ0根據(jù)工件材料的成分和強度來選取，切削強度較高的材料時，應(yīng)取較小的值。例如，硬質(zhì)合金車刀在切削普通碳素鋼時前角取10°～15°；在切削鉻錳鋼或淬火鋼時取-2°～-10°。一般情況下后角取6°～10°。主偏角κr根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性條件而定,一般取30°～75°,剛性差時取較大的值，在車階梯軸時，由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圓弧半徑rε和副偏角kr’一般按加工表面粗糙度的要求而選取。刃傾角γs則根據(jù)所要求的排屑方向和刀刃強度確定車刀的重要角度車刀屬于單鋒刀具，因車削工作物形狀不同而有很多型式，但它各部位的名稱及作用卻是相同的。一支良好的車刀必須具有剛性良好的刀柄及鋒利的刀鋒兩大部份。車刀的刀刃角度，直接影響車削效果，不同的車刀材質(zhì)及工件材料、刀刃的角度亦不相同。車床用車刀具有四個重要角度，即前間隙角、邊間隙角、后斜角及邊斜角。前間隙角自刀鼻往下向刀內(nèi)傾斜的角度為前間隙角，因有前間隙角，工作面和刀尖下形成一空間，使切削作用集中于刀鼻。若此角度太小，刀具將在表面上摩擦，而產(chǎn)生粗糙面，角度太大，刀具容易發(fā)生震顫，使刀鼻碎裂無法光制。裝上具有傾斜中刀把的車刀磨前間隙角時，需考慮刀把傾斜角度。高速鋼車刀此角度約8~10度之間，碳化物車刀則在6~8度之間。邊間隙角刀側(cè)面自切削邊向刀內(nèi)傾斜的角度為邊間隙角。邊間隙角使工作物面和刀側(cè)面形成一空間使切削作用集中于切削邊提高切削效率。高速鋼車刀此角度約10~12度之間。后斜角從刀頂面自刀鼻向刀柄傾斜的角度為后斜角。此角度主要是在引導(dǎo)排屑及減少排屑阻力。切削一般金屬，高速鋼車刀一般為8~16度，而碳化物車刀為負(fù)傾角或零度。邊斜角從刀頂面自切削邊向另一邊傾斜，此傾斜面和水平面所成角度為邊斜角。此角度是使切屑脫離工作物的角度，使排屑容易并獲得有效之車削。切削一般金屬，高速鋼車刀此角度大約為10~14度，而碳化物車刀可為正傾角也可為負(fù)傾角。刀端角刀刃前端與刀柄垂直之角度。此角度的作用為保持刀刃前端與工件有一間隙避免刀刃與工件磨擦或擦傷已加工之表面。切邊角刀刃前端與刀柄垂直之角度，其作用為改變切層的厚度。同時切邊角亦可改變車刀受力方向，減少進刀阻力，增加刀具壽命，因此一般粗車時，宜采用切邊角較大之車刀，以減少進刀阻力，增加切削速度。刀鼻半徑刀刃最高點之刀口圓弧半徑。刀鼻半徑大強度大，用于大的切削深度，但容易產(chǎn)生高頻振動。車刀分類一、按結(jié)構(gòu)可分為整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀和成型車刀。其中可轉(zhuǎn)位車刀的應(yīng)用日益廣泛，在車刀中所占比例逐漸增加。二、硬質(zhì)合金焊接車刀所謂焊接式車刀，就是在碳鋼刀桿上按刀具幾何角度的要求開出刀槽，用焊料將硬質(zhì)合金刀片焊接在刀槽內(nèi)，并按所選擇的幾何參數(shù)刃磨后使用的車刀。三、機夾車刀機夾車刀是采用普通刀片，用機械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車刀。按加工面的不同車刀可分為：外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷車刀、切槽車刀；根據(jù)車刀的結(jié)構(gòu)不同可分為：整體車刀、焊接車刀、焊接裝配式車刀、機夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀；根據(jù)刀桿截面形狀的不同，可分為正方形、矩形、圓形和不規(guī)則四邊形四種。本文以90°外圓車刀為例進行模擬試驗。選擇車刀主要參數(shù)為：刀片（A320），l×t×s×R（20×11×7×11mm），rε=1mm，e=0.8mm；刀桿（06R2525），L×h×b（140×25×25mm刀具材料刀具切削性能的好壞，取決于構(gòu)成刀具切削部分的材料、幾何形狀和刀具結(jié)構(gòu)。刀具材料對刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等都有很大影響，因此要重視刀具材料的正確選擇與和合理使用。刀具材料應(yīng)具備的性能1、高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨損的能力，它取決于組織中硬質(zhì)點的硬度、數(shù)量和分布。2、足夠的強度和韌性為了承受切削中的壓力沖擊和韌性，避免崩刀和折斷，刀具材料應(yīng)具有足夠的強度和韌性。3、高耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性得能力。4、良好的工藝性為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性。如，切削加工性、鑄造性、鍛造性和熱處理性等。5、良好的經(jīng)濟性常用的刀具材料目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金居多。碳素工具鋼（如T10A、T12A）、工具鋼（如SiCr、CrWMn）因耐熱性差，僅用于一些手工或切削速度較低的刀具。高速鋼定義：是一種加入較多的鎢、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。性能：有較高的熱穩(wěn)定性；有較高的強度、韌性、硬度和耐磨性；制造工藝簡單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造。是制造鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等的主要材料。分類：按用途分：通用型高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝分：熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。通用型高速鋼鎢鋼：典型牌號為W18Cr4V，有良好的綜合性能，可以制造各種復(fù)雜刀具。鎢鉬鋼：典型牌號為W6Mo5Cr4V2，可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各國廣泛應(yīng)用。高性能高速鋼典型牌號為高碳高速鋼W18Cr4V、高釩高速鋼W6MoCr4V3、鈷高速鋼W6MoCr4V2Co8和超硬高速鋼W2Mo9Cr4Co8等。適合于加工高溫合金、鈦合金和超高強度鋼等難加工材料。粉末冶金高速鋼用高壓氬氣或氮氣霧化熔融的高速鋼水，直接得到細小的高速鋼粉末，高溫下壓制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或刀具形狀。適合于制造切削難加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大的復(fù)雜刀具、高動載荷下使用的刀具等。硬質(zhì)合金由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶金法制成。硬質(zhì)合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50%）。如大多數(shù)的車刀、端銑刀以至深孔鉆、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等。具有高耐磨性和高耐熱性，但抗彎強度低、沖擊韌性差，很少用于制造整體刀具。它還可用于高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。ISO將切削用的硬質(zhì)合金分為三類：YG(K)類，即WC-Co類硬質(zhì)合金YT(P)類，即WC-TiC-Co類硬質(zhì)合金YW(M)類，即WC-TiC-TaC-Co類硬質(zhì)合金其它刀具材料涂層刀具陶瓷：硬度高、耐用度高，還可用于沖擊負(fù)荷下的粗加工，切削效率顯著提高。金剛石立方氮化硼本文選擇硬質(zhì)合金YT15作為焊接刀片材料，其主要熱物理參數(shù)為：泊松比：67；熱膨脹系數(shù)：2.39e-5；材料密度為13.5kg/m3，外力加載為1180N，導(dǎo)熱系數(shù)為：150W/m*K；對流傳熱系數(shù)為：600W/(m2*K)。金屬切削基礎(chǔ)金屬切削過程的基本概念車削就是在車床上，利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動或曲線運動來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉(zhuǎn)對工件進行切削加工的方法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用刀具主要是車刀。在各類金屬切削機床中，車床是應(yīng)用最廣泛的一類，約占機床總數(shù)的50%。車床既可用車刀對工件進行車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。按工藝特點、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等，其中大部分為臥式車床。切削表面與切削運動切削表面切削加工過程是一個動態(tài)過程，在切削過程中，工件上通常存在著三個不斷變化的切削表面。即：待加工表面：工件上即將被切除的表面。已加工表面：工件上已切去切削層而形成的新表面。過渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削著的表面，介于已加工表面和待加工表面之間。以車削外圓為例，如圖3-1。圖3-SEQ圖\*ARABIC2切削運動與切削表面示意圖切削運動刀具與工件間的相對運動稱為切削運動（即表面成形運動）。按作用來分，切削運動可分為主運動和進給運動。上圖給出了車刀進行普通外圓車削時的切削運動，圖中合成運動的切削速度Ve、主運動速度Vc和進給運動速度Vf之間的關(guān)系。主運動主運動是刀具與工件之間的相對運動。它使刀具的前刀面能夠接近工件，切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，從而完成切屑加工。一般，主運動速度最高，消耗功率最大，機床通常只有一個主運動。例如，車削加工時，工件的回轉(zhuǎn)運動是主運動。進給運動進給運動是配合主運動實現(xiàn)依次連續(xù)不斷地切除多余金屬層的刀具與工件之間的附加相對運動。進給運動與主運動配合即可完成所需的表面幾何形狀的加工，根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進給運動可以是多個，也可以是一個；可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。合成運動與合成切削速度當(dāng)主運動和進給運動同時進行時，刀具切削刃上某一點相對于工件的運動稱為合成切削運動，其大小和方向用合成速度向量ve表示,見上圖。Ve=Vc+Vf切削用量三要素1、切削速度vc切削速度vc是刀具切削刃上選定點相對于工件的主運動瞬時線速度。由于切削刃上各點的切削速度可能是不同，計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度。當(dāng)主運動為回轉(zhuǎn)運動時：式中d—切削刃上選定點的回轉(zhuǎn)直徑，mm；n—主運動的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min。2、進給速度vf、進給量f進給速度vf—切削刃上選定點相對于工件的進給運動瞬時速度，mm/s或mm/min.。進給量f—刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述，mm/r或mm/行程。Vf=nf3、切削深度ap對于車削和刨削加工來說，切削深度ap（背吃刀量）是在與主運動和進給運動方向相垂直的方向上度量的已加工表面與待加工表面之間的距離，單位mm。ANSYS軟件簡介ANSYSA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、重型機械，微機電氣系統(tǒng)、運動器械等。ANSYS內(nèi)容ANSYS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；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，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。ANSYS軟件提供的分析類型ANSYS軟件提供的分析類型如下：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行線性分析，而且也可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。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)分析及隨機振動響應(yīng)分析。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。動力學(xué)分析ANSYS程序可以分析大型三維柔體運動。當(dāng)運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。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。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、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝臵等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。流體動力學(xué)分析ANSYS流體單元能進行流體動力學(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)。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度分布，或預(yù)測水對振動船體的阻尼效應(yīng)。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。ANSYS對物體的熱分析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、渦輪機、換熱器、管路系統(tǒng)、電子元件等。ANSYS熱分析特點ANSYS熱分析有以下幾個特點：ANSYS功能組件熱分析能力ANSYS/Multiphase's、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。ANSYS軟件求解的基本流程建模有限元分析的最終目的是還原一個實際工程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)行為特征，即分析必須針對一個物理原型準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。模型包括所有節(jié)點、單元、材料屬性、實常數(shù)、邊界條件以及其他用來表現(xiàn)這個物理系統(tǒng)的特征。ANSYS分析的前處理主要就是用來進行建模與網(wǎng)格劃分。ANSYS的圖形用戶界面對命令菜單的編排是非常有邏輯性的!前處理的命令菜單是按照單元類型(elementtype)、實常數(shù)（realconstant）、材料屬性（materialprops）、建模（modeling）、劃分網(wǎng)格（meshing）這樣的順序編的。所以，我們在前處理中建模的順序也就應(yīng)該是與命令菜單編排相同的順序，即：確定分析目標(biāo)及模型的基本形式；選擇合適的單元類型并考慮如何建立適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格密度；確定實常數(shù)；定義材料屬性；建立實體模型；劃分網(wǎng)格。單元選擇有限元模型可分為2D和3D兩種，可以由點單元、線單元、面單元或?qū)嶓w單元組成!也可將不同類型的單元混合使用。ANSYS的單元庫包括兩種基本類型的面單元和體單元，即線性單元和二次單元。對于大多數(shù)情況，主要問題是利用平面單元以很少的計算時間即可獲得很高精度的結(jié)果。但是必須保證使用足夠多的平面單元來創(chuàng)建曲面，推薦3D平面殼單元延伸不要超過150的弧，圓錐殼單元應(yīng)限制在100弧以內(nèi)。對于結(jié)構(gòu)分析，帶有附加形函數(shù)的角點單元會在合理的計算時間內(nèi)得到準(zhǔn)確的結(jié)果。使用這些單元時要注意防止在關(guān)鍵區(qū)域的退化形式，即避免在結(jié)果梯度很大或其他關(guān)注的區(qū)域使用2D三角線單元或四面體形的3D單元，還應(yīng)避免使用過于扭曲的線性單元。對于非線性結(jié)構(gòu)分析，如果使用線性單元細致的進行網(wǎng)格劃分，而不是用二次單元相對粗糙的劃分，則可以以很少的花費獲得很好的精度。因此，推薦在非線性分析中優(yōu)先選用線性單元，在連接有不同自由度的單元時必須小心，因為在界面處可能會發(fā)生不協(xié)調(diào)的情況。這種情況下，求解時會在不同單元之間傳遞不適當(dāng)?shù)牧蛭灰?。為保證協(xié)調(diào)!兩個單元必須有相同的自由度，例如必須有相同數(shù)目和類型的位移自由度及旋轉(zhuǎn)自由度，而且自由度必須是耦合的，即它們必須連續(xù)地穿過界面處的單元。網(wǎng)格劃分眾所周知，對于有限元分析來說，網(wǎng)格劃分是其中一個重要的步驟，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響到計算的精度和速度。ANSYS中的網(wǎng)格劃分方法主要有自由網(wǎng)格劃分、映射網(wǎng)格劃分和體掃掠網(wǎng)格劃分三種。自由網(wǎng)格劃分是自動化程度最高的網(wǎng)格劃分技術(shù)，對所有劃分的模型沒有特殊的要求，可以應(yīng)用于任何模型的網(wǎng)格劃分。在面上、平面、曲面，它自動生成三角形或四邊形網(wǎng)格，在體上它自動生成四面體網(wǎng)格。在自由網(wǎng)格劃分時可以應(yīng)用ANSYS內(nèi)置的一個專家系統(tǒng)—智能尺寸控制系統(tǒng)—對網(wǎng)格的疏密進行控制，也可以手工控制，建議在自由網(wǎng)格劃分時打開智能尺寸控制。雖然應(yīng)用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)劃分網(wǎng)格省時省力，效率很高，但是由于它只能將體劃分成四面體網(wǎng)格，這樣造成有限元模型網(wǎng)格數(shù)量過大，降低了計算的精度和速度，所以在對體進行網(wǎng)格劃分時盡量不使用自由網(wǎng)格劃分。如果由于模型比較復(fù)雜，必須使用自由網(wǎng)格劃分時，則盡量選用二次四面體單元，不要選用線性六面體單元，因為線性六面體單元沒有中間節(jié)點，在使用自由網(wǎng)格劃分后，自動將其退化為相應(yīng)的線性四面體單元，該類型單元有過高的剛度，將會影響計算的精度。映射網(wǎng)格劃分是對規(guī)整模型的一種網(wǎng)格劃分技術(shù)，它在面上生成四邊形網(wǎng)格，在體上生成六面體網(wǎng)格。使用這種方法生成的有限元網(wǎng)格形狀規(guī)則，數(shù)量要比相應(yīng)的自由網(wǎng)格少很多，可以大大節(jié)省計算時間，提高計算精度掃掠網(wǎng)格劃分是由面網(wǎng)格經(jīng)過拖拉、旋轉(zhuǎn)、偏移等方式而生成網(wǎng)格的一種網(wǎng)格劃分技術(shù)。在ANSYS中碰到柱狀的模型一般可以考慮使用掃掠網(wǎng)格劃分。例如!對于具有高度不規(guī)則橫截面的3D模型，在橫截面上自由劃分四邊形網(wǎng)格，然后在體內(nèi)掃掠成六面體單元。在掃掠前可對四邊形網(wǎng)格加密。確認(rèn)加密后產(chǎn)生的單元保持四邊形以保證掃掠成六面體單元。求解有限元模型建好后，就可以進入ANSYS求解器進行加載求解。當(dāng)施加載荷和邊界條件的面、節(jié)點或單元比較多時，應(yīng)該用實體選擇命令把這些對象選出來，然后在其上施加載荷或邊界條件，以保證所施加的載荷或邊界條件的正確性。在ANSYS求解過程中!有時發(fā)現(xiàn)，程序沒有錯誤提示，但結(jié)果并不合理，這就需要有一定的力學(xué)理論基礎(chǔ)來分析問題，運用一些技巧以加快問題的解決。對于非線性分析，一般都是非常耗時的，特別是模型比較復(fù)雜時，怎樣節(jié)約機時就顯得尤為重要。當(dāng)一個非線性問題求解開始后，不用讓程序求解完后，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不對，修改參數(shù)，又重新計算。而應(yīng)該時刻觀察求解的收斂情況，如果程序出現(xiàn)不收斂的情況，應(yīng)終止程序，查看應(yīng)力，變形，等結(jié)果，以調(diào)整相關(guān)設(shè)置；即使程序收斂，當(dāng)程序計算到一定程度也要終止程序觀看結(jié)果，一方面可能模型有問題，另一方面邊界條件不對，特別是計算子模型時，數(shù)據(jù)輸入的工作量大，邊界位移條件出錯的可能性很大，因而要根據(jù)變形結(jié)果來及時糾正數(shù)據(jù)，以免浪費機時，如結(jié)果符合預(yù)期的話，可通過重啟動，從終止的點繼續(xù)計算。ANSYS有兩個后處理器，即通用后處理器和時間歷程后處理器。通用后處理器可以用來查看整個模型在某一時間段的計算結(jié)果，而時間歷程后處理器可以用來查看模型的某一部分在整個時間段上的計算結(jié)果。建立刀片模型Solidworks軟件功能強大，組件繁多。Solidworks功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。因此，本文選擇Solidworks作為建立3D模型的工具，主要操作包括，建立草圖、拉伸、旋轉(zhuǎn)切除、倒圓、倒角等。熱分析建立工作文件名和工作標(biāo)題GUI：UtilityMenu|File|ChangeJobname，出現(xiàn)ChangeJobname對話框如圖6-1。圖61定義工作文件名在[/FILNAM]Enternewjobname輸入框中輸入工作文件名biyesheji，Newloganderrorfiles設(shè)置為Yes，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。圖6SEQ圖\*ARABIC3定義工作標(biāo)題GUI：UtilityMenu|File|ChangeTitle，出現(xiàn)ChangeTitle對話框，在輸入框中輸入biyesheji，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框，如圖6-2。GUI：MainMenu|Preferences,出現(xiàn)PreferencesforGUIFiltering對話框，選擇Thermal，單擊Ok按鈕關(guān)閉對話框，如圖6-3。圖6SEQ圖\*ARABIC4過濾圖形界面定義單元類型GUI：MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，出現(xiàn)ElementTypes對話框，如圖6-4。圖6SEQ圖\*ARABIC5添加單元類型單擊Add按鈕，出現(xiàn)LibraryofElementTypes對話框。圖6SEQ圖\*ARABIC6選擇單元類型在LibraryofElementTypes中選擇ThermalSolid和Tet10node87，在Elementtypereferencenumber輸入框中輸入1，如圖6-5。單擊Ok按鈕，關(guān)閉LibraryofElementTypes對話框。單擊Close按鈕，關(guān)閉ElementTypes對話框。定義材料性能參數(shù)GUI：MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，出現(xiàn)DefineMaterialModelBehavior對話框。在MaterialModelsAvailable列表框中依次雙擊Thermal、Conductivity、Isotropic選項，出現(xiàn)ConductivityforMaterialNumber1對話框，在KXX輸入框中輸入材料導(dǎo)熱系數(shù)：150。單擊OK關(guān)閉，如圖6-6。圖6-SEQ圖\*ARABIC7輸入導(dǎo)熱系數(shù)點擊Favorites、LinearStatic、ThermalExpansion(secant-iso),出現(xiàn)的對話框中，在ALPX中輸入熱膨脹系數(shù)：2.39e-5,單擊OK關(guān)閉，如圖6-7。圖6-SEQ圖\*ARABIC8輸入熱膨脹系數(shù)打開LinearStatic、Density，出現(xiàn)DensityforMaterialNumber1對話框，在DENS中輸入材料密度：13.5，如圖6-8。圖SEQ圖\*ARABIC9輸入材料密度選擇MainMenu、Preprocessor、materialmodelsbehavior一欄中雙擊LinearIsotropic對話框。在EX中輸入壓力值：1180；在PRXY對話框中輸入材料泊松比：0.3。圖6-SEQ圖\*ARABIC10輸入壓力值、泊松比導(dǎo)入幾何模型、劃分網(wǎng)格選擇UtilityMenu|Import|IGES，如圖6-10，在出現(xiàn)的ImportIGESFile對話框中的[/AUX15][IOPTN]OptionforIGESImport/IgesImportOption中選擇Defeaturemodel，其他默認(rèn)，單擊OK按鈕關(guān)閉，進入文件所在目錄選擇。圖6-SEQ圖\*ARABIC11導(dǎo)入IGS模型設(shè)置在出現(xiàn)的文件目錄選擇中，單擊Browse按鈕，選擇幾何模型文件（IGS），如圖6-11圖6-SEQ圖\*ARABIC12選擇模型文件所在位置GUI：MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshTool，出現(xiàn)MeshTool對話框，如圖6-12。圖6-SEQ圖\*ARABIC13MeshTool設(shè)置界面在ElementAttributes選擇Volumes，在SmartSize復(fù)選框單擊，調(diào)節(jié)網(wǎng)格大小到Fine，即為1最精確，在Mesh中選擇Volume（體），在Refineat框中選擇Elements，單擊Mesh按鈕，選擇實體，單擊Ok按鈕，如圖6-13。圖6-SEQ圖\*ARABIC14選擇劃分網(wǎng)格的體出現(xiàn)劃分網(wǎng)格后的模型，如圖6-14。圖6-SEQ圖\*ARABIC15劃分網(wǎng)格后的模型GUI：UtilityMenu|File|Saveas，出現(xiàn)SaveDatabase對話框，在SaveDatabaseto輸入框中輸入biyesheji.db，保存上樹的操作過程，單擊Ok按鈕關(guān)閉該對話框，如圖6-15.圖6-SEQ圖\*ARABIC16保存操作加載求解GUI：MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis，出現(xiàn)NewAnalysis對話框，選擇分析類型為Steady-State單擊Ok按鈕關(guān)閉該對話框，如圖6-16.圖6-SEQ圖\*ARABIC17選擇熱分析類型GUI：UtilityMenu|Select|EverythingGUI：UtilityMenu|Plot|Lines，出現(xiàn)線框模型，如圖6-17.圖6-SEQ圖\*ARABIC18線框模型GUI：UtilityMenu|Select|Entities，出現(xiàn)SelectEntities菜單。在第一個下拉列表框中選擇Lines，在第二個下拉列表框中選擇ByNum/pick，在第三個單選框中選擇FromFull，如圖6-18.圖6-SEQ圖\*ARABIC19選擇實體菜單單擊Ok按鈕進入線段選擇，輸入10，單擊Ok按鈕完成線段選擇，如圖6-19。圖6-SEQ圖\*ARABIC20選擇線段對話框GUI：UtilityMenu|Select|Entities，出現(xiàn)SelectEntities對話框。在第一個下拉列表框中選擇Nodes，在第二個下拉列表框中選擇Attachedto，在第三個單選框中選擇Lines，all，單擊Ok按鈕關(guān)閉該菜單，如圖6-20。圖6-SEQ圖\*ARABIC21選擇節(jié)點對話框GUI：MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Thermal|Temperature|OnNodes，出現(xiàn)節(jié)點選擇菜單。如圖6-21。圖6-SEQ圖\*ARABIC22選擇節(jié)點對話框在主界面選擇刀刃5m長度內(nèi)的Nodes，單擊Ok按鈕，進入ApplyTEMPonNodes對話框，在Lab2DOFstobeconstrained列表框中選擇TEMP，在VALUELoadTEMPvalue輸入930，單擊OK關(guān)閉該對話框。如圖6-22.圖6-SEQ圖\*ARABIC23輸入節(jié)點溫度載荷GUI：UtilityMenu|Select|EverythingGUI：UtilityMenu|Plot|ReplotGUI：UtilityMenu|Select|Entities，出現(xiàn)SelectEntities對話框。在第一個下拉列表框中選擇Areas，在第二個下拉列表框中選擇ByNum/Pick，在第三個單選框中選擇FromFull。如圖6-23.圖6-SEQ圖\*ARABIC24選擇面實體菜單單擊Ok按鈕，出現(xiàn)SelectAreas菜單。在主界面選擇Area1，2，4，單擊Ok按鈕關(guān)閉該菜單，如圖6-24。圖6-SEQ圖\*ARABIC25選擇面實體對話框GUI：UtilityMenu|Select|Entities，出現(xiàn)SelectEntities對話框。在第一個下拉列表框中選擇Nodes，在第二個下拉列表框中選擇Attachedto，在第三個單選框中選擇Areas，all，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。如圖6-25圖6-SEQ圖\*ARABIC26選擇已選面上的節(jié)點GUI：MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Thermal|Temperature|OnNodes,出現(xiàn)ApplyTEMPonNodes菜單。如圖6-26.圖6-SEQ圖\*ARABIC27選擇加載節(jié)點對話框單擊PickAll按鈕，出現(xiàn)ApplyTEMPonNodes對話框。在Lab2DOFstobeconstrained列表框中選擇TEMP，在VALUELoadTEMPvalue輸入25（室溫），單擊OK關(guān)閉該對話框。如圖6-27.圖6-SEQ圖\*ARABIC28輸入環(huán)境固定溫度載荷GUI:UtilityMenu|Select|Everything。GUI:UtilityMenu|Plot|Replot，進行加載。GUI:MainMenu|SolutionLoadStepOpts|OutputCtrls|SoluPrintout，出現(xiàn)SolutionPrintoutControls對話框。如圖6-28.圖6-SEQ圖\*ARABIC29設(shè)置分析輸出控制在ItemItemforprintoutcontrols下拉列表框中選擇Basicquantities,在FREQPrintfrequency單選框中選擇Everysubstep,如圖6-28所示,單擊OK按鈕關(guān)閉對話框。GUI：MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS命令，出現(xiàn)SloveCurrentLoadStep對話框，同時出現(xiàn)STATUSCommand窗口，單擊File|Close命令，關(guān)閉該窗口。單擊SolveCurrentLoadStep對話框中的OK按鈕，ANSYS開始求解計算。GUI：UtilityMenu|File|Saveas命令，出現(xiàn)SaveDatabase對話框，在SaveDatabaseto輸入框中輸入biyesheji.db,保存上述的求解過程，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。輸出溫度場分布圖GUI：MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，出現(xiàn)ContourNodalSolutionData對話框。在Item,Itemtobeplotted單選框中選擇DOFsolutionTemperatureTEMP,在KUNDItemtobeplooted單選框中選擇Defshapeonly，如圖6-29。圖6-SEQ圖\*ARABIC30選擇圖表顯示內(nèi)容單擊OK按鈕，ANSYS窗口將顯示如圖6-30所示的溫度場分布等值線圖。圖6-SEQ圖\*ARABIC31刀具溫度模擬輸出結(jié)果選擇UtilityMenu/File/Exit命令，出現(xiàn)ExitfromANSYS對話框，選擇Quit-NoSave！如圖，單擊OK，關(guān)閉ANSYS。如圖6-31.圖6-SEQ圖\*ARABIC32退出程序?qū)Ρ确治銮懊娼榻B的實例是以：工件材料鈦合金，刀片材料YT15，切削厚度1mm，切削速度40~70m/min，進給速度0.1~0.3mm/r進行模擬的，本文通過刀具在各個切削條件下的模擬進行對比，以下是切削速度分別為v=40~70m/min時對應(yīng)的切削力載荷以及平均溫度載荷。表格SEQ表格\*ARABIC1切削力及接觸部分平均溫度切削速度v，m/min切削