研究题目：立铣刀力学模型的几何参数优化1 1、对三维绘图软件、对三维绘图软件SolidworksSolidworks的熟练掌握；的熟练掌握； 2 2、对分析软件、对分析软件ANSYSANSYS的掌握和了解；的掌握和了解；3 3、利用简化的立铣刀几何模型进行几何参数的优化。、利用简化的立铣刀几何模型进行几何参数的优化。城建机械三班城建机械三班 赵亮赵亮 指导老师：王雅指导老师：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）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.指定分析类型指定分析类型 2.在刀刃上施加集中力在刀刃上施加集中力载荷载荷在面上施加约束 执行执行Main Menu Main Menu Solution Define Solution Define Loads Apply Loads Apply Sturctural Sturctural Displacement On Displacement On NodesNodes命令在选择类命令在选择类型中选择型中选择“ “Box” 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齿。 感言 感谢各位老师在百忙中抽空检阅我们的毕业成果，更加感谢王雅老师一直以来的指导和教育。 在此，对所有四年里教育和帮助过我的老师和同学表示最诚挚的谢意！