零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差检测设计（全套含CAD图纸）
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附录 1 绝热高速切削有限元模型 摘要 二维正交切削过程的有限元模型 正在 发展 。 仿真 是 使用标准的有限元软件 结合一个特殊的电动机 ， 这种电动机是 能 够 以网捕捉 的形式用有规律的 四边形和 三角形 在剪切 区域完整的捕捉事物。重现事物和确保数据收敛的这种技术 已经寻找到了 。 分割 碎片 有序排列和分割过程还在研究过程中 。 令人特别关注的是剪裂带 产生的问题 。 弹性性能和切割速度 的影响也正在 讨论 。 司 2002 科技有限公司保留所有权利 。 关键词 ： 加工 ； 有限元 ； 格 ； 芯片分割 ； 绝热剪切带 1、言 钛合金 广泛应用于航空航天及其他工业应用 。 这些合金大部份 是应用 于机械加工 。 因此设计 具有更好的可加工性钛合金是一个值得研究的目的 。 为了达到这一目的 ,找出严重影响 材料 可加工参数 是非常必要的 。 这项工作可以利用有限元计算机模拟 的 参数研究 方法来完成 。 一旦 这 最有前途的设计 方法被肯定 ,实现 合金 改用的最后的一步材料设计过程就完成了 。 这种方式类似于标准的 产周期 ， 只有 仅有少量几个 原型 被建立 。 创造一个金属切削过程 的 可靠的计算机模型在这个过程中是一个关键步骤 。 在本文中 ， 我们在一些细节 描述了 这种模型 。 它使用标准的有限元软件 来 计算 ， 从而保证可移植性和灵活性 。 随着啮合算法 的要求迫切 ， 特别预处理器已经研制成功 ， 这 个特别的处理器是用 C+编程 ， 且可能应用于不同平台 。 本文安排如下 ； 第 2 部分在 对模型要求的一个简短说明 之后， 第 3 部分对 有限元模型 进行详细介绍。 第 4 简述了一 些模型 的加工 成果 ， 重点放在细节的切屑形成过程 。 第 5 总结工作 ， 并指出今后的研究目标 。 2、问题 在金属切削过程中 ， 材料被 切割工具从工件表面 切除 ， 碎屑形成 。 这个问题涉及塑性大变形 ， 随着 刀具和工件 、 工具和 碎屑之间的 摩擦产生大量的热量 。在刀具前端 工件材料 的分离 也 已经被模拟 。 随着 材料参数 的 影响 对材料设计的考虑比对加工过程本身更重要。这个切削过程的模拟就是 指 正交切削 。 这个 过程是 用 二维模拟 的 ,这大大减少了计算机所需要的计算时间 。更 进一步简化是做 非常严格的 假设 的 工具 。 在仿真 中 摩擦与热流 进入 工具 已经 被忽略 ，但是 可以很容易被包括在内 。 这种忽略的原因是 ， 有必要尽可能简化切削过程 ，像 下文将作解释 那样， 透视其背后的机制 。 另外 ， 毫无塞尔马辐射从表面上的 碎屑产生，在材料边界 也 没有 的热传导。 综上所述 ， 高速切削是一个非线性问题 。它已经被 一个完全热力耦合有限元模型模拟 。 因此 ， 编制了有限元法 处理金属切削加工 时的 划伤 问题就成为 一个艰巨的任务 ， 利用商业有限元软件是一个有吸引力的替代方案 。 现代有限元软件可以在原则处理这类强非线性问题 。在 我们的研究 中， 我们决定用 /标准程式系统 ，这种系统 允许定义复杂的接触状况 ，尽量避免定义材料属性， 在多方面 保证程序 可定制的 ， 包括由用户自定义子程序 。我们假定 以下 大部分 的 方法 可以应用于 同样 大的有限元 包 。 由于使用的标准化软件 ， 方程 公式 (有限元法 ， 热耦合 ， 一体化计划 ， 等 )可以 在别的 非常详细的 资料中 找到 3。 金属切削过程中许多有限元模拟所用明确的方法 (例如见 17 )都能被演示。这些公式方法都是有保证的。 (概述了切削过程 中有 有限元 能够被在16中好到 )。 尽管如此 ， 决定用一个隐码 . 在模拟 过程中汇总被 检查 ， 但迭代过程不再保证衔接 。 利用 标准内含编码有一个好处 ， 实行模拟 过程中允许 用户 在很大的范围内 灵活的自定义子程序 。 这种套路 ,可以用来执行复杂的材料分离准则 。 此外 ， 如果本地网 有 细化的需要 ， 隐码有较好的标度行为 。 如果狭窄剪切带形式 , 命令执行的 单元尺寸为 1 镑或不足 1镑是必要的 (见第 )优势 ， 在 用时间有明确的算法 ， 将大大降低 。 如 果摩擦的影响较大 ， 一个明确的方法可能是上 好的，然而， 并非如此 。另一方面 ， 明确方法往往需要改变一些物理参数 ， 如密度或工具的速度 ， 或用人工粘性 。 我们认为 , 如果衔接能够达到 ， 没有任何理由去考虑的一个隐模拟不亚于一个明确的 。 也不同于许多其他的模拟 ,我们充分利用综合阶四边形 ，它 有优于三角元素更好的收敛性能 . 这 个问题的 进一步讨论在第 。 当正交 切削时， 钛合金形式分割 碎屑 (见图 9 )。 金属切削过程中任何详细 的 模拟 都必须能够 借此分割考虑 。 碎屑 分割背后的机制仍然没有完全弄懂 12， 15， 25， 26。 显然 ， 所谓的绝热剪切 在 分割过程 起了 突出的作用 : 剪切带材料热软化 导致在这个区域产生 变形 。在 软化 和 变形 之间 的反馈 引起狭长区域附加巨大 变形 , 而周围的 材料 只 产生 微 小 变形 。然而， 不知道绝热剪切带是否 是由裂缝延伸到材料中引起的 成的 ，这在 25是 作为假设 。 如果这是正确的， 应力集中在裂纹尖端诱 引起 剪切带形 变 (见例如 5 )。 在这里通过对 该 模型 描述 ,我们假定 碎屑 分割是 由 纯绝热剪切 ,不是 裂缝 引起的。 很显然 , 剪切带材料点 的 有效塑性流动曲线必须 表明最大值。 我们 选用一个 使温流动曲线出现最大值曲线流场 ， 详细解释见 。 如果分割 碎屑 形式 ,集中应力 导致了 碎屑 (近似 )连续变形 。 必须采取措施 ， 以 避免 有限元网格 因 扭曲 太大而 变形 ， 尤其是在 用 四边形 元素 仿真的 的过程中。 综上所述 ,模拟 需 满足下列要求 : 尽可能定期使用四边形 ， 避免极端网格扭曲 ； 剪切带 内 高密度网 格； 碎屑 连续变形 (分割 )； 隐式算法收敛 ； 为得到 可移植性和灵活性使用标准软件 。 在金属切削模拟 ，为 自动 形成 网格 算法的选用 是 固定 的 ，如用 拉格朗日方 算法， 元素扭曲变大 ， 尤其是 分割碎屑 形式 。频繁重复分割以避免 分子扭曲 太大。在材料移出的 剪切带它也可以用来制造 精确 网 格 (见 插图 6)。 然而 ,标准网 格 发电机是不能处理复杂的任务 。 因此 ， 预处理程序 已经编辑了能够分割曲率很大的被用 四边形 剪切生成的区域程序。 剪切带 的 位置是 用几何判据 和 网格细化自动 决定的。 预 处理程序将 在下一节描述 。 随后 ，对 网格生成过程和建模的分割 的 详细 内容 作解释 。 发电 的原理 过去的 预 处理程序 (被 称为 )都是用 标准 数据 库 在 C+中写的， 因此 ，可以 移植到不同的平台 。 预 处理程序被 用来计算几何参数数据 ， 使模型参数 轻松 改变 。 它适用于 二维三维空间中 各种各样的问题 。 生成四边形最简单 的办法是 划分 组 件 的物理区域 ，组件是被 四条线 和 一个映射单位正方形 限制的。 单位正方形 有规律的 啮合可以映射回 用等角投影的 该地区本身 。细节的 详细叙述 见 23， 24 。 如果我们在 真实空间内用 (x,y)，在平面内用（ ， ）定义 坐标 ， 一般曲线坐标系可以 通过解 拉普拉斯方程 来 定义 0xx （ 1） 0xx （ 2） 这里的示 22x ，等等。 这个方程系统的物理解释 :当两个对立 边携带 不同的电压 ， 坐标 协调 电场 区域的等 势线 。 把 坐标 （ ， ）作 为独立变数 ， 这当然是很容易 求解的 方程 。 在这种情况下方程已被颠倒过来 ， 求解 2 2 2 220x y x x x y y x x y x （ 3） 2 2 2 2x y y x x y y y x y y （ 4） 这是一个半椭圆形的线性方程组求解 ， 可以解决使用标准方法 。 啮合算法通常是用来制造网在一个物理地区 ， 是经过了一个有限元计算 的结果 ， 因为它 被 用来自动 生成 网格的过程 。 因此 ，界限被 计算步骤 定义， 因此已经离散 。 求解 方程， 定期矩形网使用的网格大小的选择应小于最小距离 ， 使等量的旧与新网 相 同 。 由于不规则形状的区域解点数目已是一个相当大的 数据，谨慎 选择算法是有 优势 的 。 我们 已经 制定 了一个多重算法 ，详细介绍见 勃兰特 7。 这种算法的优点是快速 ， 稳 定， 而且 也 给出一个截断误差 的 估计 。 这种计算方法可以起到数值误差是可比的截断误差 。 由于方程是非线性的 ，只能用 近似格式 ( 的方法来进行 。 多重技术依赖的事实标准松弛方法 (如高斯 非常有效地减少振荡解决部分误差 ， 而畅顺 ， 大部份波长不影响不大 。因此 ， 我们经过几个步骤放宽任何涉及方程的误差可以代表以及对粗网少点 。 放松对这个粗格再次降低小波长组成 ， 其中 ， 现在有一个较大的绝对波长为电网是粗糙 。 因此 ， 递归计划是用在错误的 ， 是有效降 低对所有尺度 。 这种算法是一个标准的工具 ,用于解决椭圆型方程使读者可参考文献进一步的 详细内容 20。 它只需约一分钟 ， 一个标准的工作站 ， 即使格数点约 为250 000 只要界限的区域不是太强烈弯曲 。插图 1( a )显示坐标系 在一个 简单的区域 被用描述算法创建。 附录 2 A of A of a is a is to a in of to of is of is Of is of of of is 1. in A of of is to of is a To it is to of be by be is of is to AE a * M. J. C. 1 a of is in In we a in It As on a is tt is to is as a of on , of . , on of 2. In is of by a a is a of as of in of to be As of is of is of is as A is by to be so in be is it is to as as to as be is no of no at of is is a to it to be a It is a to a to so of E is an in we to of ma ny to be in by We of E to of of be in 3. of 17), is to (An of be 16.) we to an is is no to of is a of to be in be to In to a if is If of lm or n PU of an An is if On to or or to In is no to an to an if be we is o 9). of be to 12,15, 25,26. It is a in of in to an in to a of is It by as 25 . If is at of 5). we is by is of a in a to We a a is If to a (of to be to is to in a To to . of as as . in . of . of . of of an is in a of as in a 2 if A It be to a in 6). to in a by of is a is is in of of of 3. of ) is tt is to be to so be It is to a of in in of is to to be by be A of be n a as in 23,24. If we in x; y) on n; g), a be by 0xx （ 1） 0xx （ 2） of a c to of an on on a It is of to n; g） as In to be 2 2 2 220x y x x x y y x x y x （ 3） 2 2 2 2x y y x x y y y x y y
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