立铣刀力学模型的几何参数优化.ppt

1、研究题目：立铣刀力学模型的几何参数优化,1、对三维绘图软件Solidworks的熟练掌握； 2、对分析软件ANSYS的掌握和了解； 3、利用简化的立铣刀几何模型进行几何参数的优化。 城建机械三班 赵亮 指导老师：王雅,第一章 绪论,主要内容 通过了解高速铣削特点及刀具(片)的夹紧方式，刀具的动平衡以及高速刀具与主轴的连接问题。分析找出高速铣削的优化方案。,高速刀具及相关技术,了解刀具的材料及各种刀具 通过了解刀具的结构分析出刀具的夹紧方式：刀具与主轴的连接宜采用锥柄结构 刀具的动平衡：在高速旋转时，刀具的不平衡会对主轴系统产生附加的径向载荷,高速刀具与主轴的接口技术,主轴与刀具的连接必须有很高

2、的连接刚度及精度 主轴与刀具的连接必须具有很高的重复安装精度，以保持每次换刀后的精度不变。,了解高速铣削,铣削按用途分类有： 1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等； 2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等； 3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。,高速铣削优化,（1）减轻刀具质量，减少刀具构件数，简 化刀具结构 （2）改进刀具的夹紧方式 （3）提高刀具的动平衡性,第二章 立铣刀力学模型的有限元分析,了解ANSYS软件 ANSYS软件内容：软件主要包括三个部分前处理模块，分析计算模块和后处理模块 ANSYS软件提供的分析类型 1）结构静力分析 2

3、）结构动力学分析 3）结构非线性分析 4）动力学分析,将三维铣刀导入ANSYS如图,定义单元属性,选择单元类型 ：考虑到模型为三维实体，具有x，y，z三个自由度，因此选择实体单元类型 Solid92,定义材料属性,由于刀具选用的是WC-TiC - Co(YT15)硬质合金，查表可得其弹性模量E为530GP（5.3e11Pa），泊松比为0.3,采用系统自动生成网格的模式,划分网格,进入求解器加载并求解,1.指定分析类型 2.在刀刃上施加集中力载荷,在面上施加约束,执行Main Menu Solution Define Loads Apply Sturctural Displacement On

4、Nodes命令在选择类型中选择“Box”,进入通用后处理器查看结果,进入通用后处理器，执行Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape命令,图形显示应力结果,在通用后处理器中，执行Main Menu General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu命令，弹出如下图所示的对话框，单击Stress，从下面选择分别选择X-Component of stress、Y-Component of stress、Z-Component of stress和von Mises选项，可分别查

5、看X、Y、Z节点和平均等效应力,应力结果如下图,X轴应力变化,Y轴应力变化,Z轴应力变化,节点平均等效应力结果,第三章 铣刀的几何参数优化,1.高速铣刀前角分析 2.高速铣刀后角分析 3.高速铣刀刃数分析,优化过程,通过分别对刀具模型的前角、后角、刀刃数改变进行有限元分析，总结出高速铣削过程中铣刀的应力应变分布规律，进而优化刀具的几何参数,改变三个几何因素的结果统计,刀具的前角还是选在0左右，偏正值一点较好。 加工硬质工件时，为了保证刀具的切削强度，应减小后角。 4齿铣刀即便可以保证加工效率，但刀刃过于拥挤，切屑不易及时排出，会导致加工材料黏在刀具上，容屑空间减少，造成容屑困难，提高铣刀制造和维护的成本，影响加工质量，较理想的刀刃数为3