基于UG的三维参数化曲面车刀建模及ANSYS强度分析

吕绪忠， 何宁， 吴戈

（陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003）

0 引言

在车刀的加工过程中，前刀面的形状直接影响到刀具的排屑、容屑和断屑性能及刀具的几何参数、强度以及刚度等，所以设计良好的前刀面形状显得尤为重要。对于不同形状前刀面刀具强度的研究，传统的方法是运用力学、材料力学及弹性力学的理论，对刀具的强度做出计算，但传统方法不能对刀尖弯曲应力场的分布作出分析。同传统的计算方法相比，有限元分析法能处理复杂的边界条件和载荷工况。本文利用有限元分析软件对车刀进行应力应变分析，全面地反映车刀的应力场、刀尖的应力集中及变形。了解刀具内部的应力应变状态，不仅有利于在加工过程中合理选择刀具参数，而且可为进一步改善刀具内部受力状态、提高刀具使用寿命提供重要理论依据。

1 UG参数化建模

1.1 余弦曲面前刀面车刀的参数确立

在UG软件中，一部分二次曲线如椭圆、双曲线、抛物线等可直接用曲线功能建立，但还有一些如正余弦曲线、渐开线齿廓曲线、蜗杆螺旋线、摆线齿廓曲面以及阿基米德螺旋线等不能直接建立平面，必须通过规律曲线和表达式功能（Law Curve-By Equation）才能构建这些参数化曲线，从而建立相应的模型。

1.2 截面曲线模板的建立

车刀的余弦柱面型前刀面是一个有规律的余弦曲线拉伸而形成的，所以车刀前刀面在UG参数化建模中，如何生成余弦曲线最重要。首先根据余弦曲线方程（参数方程）建立相应的表达式，余弦曲线参数方程是：x=0，y=t，z=cost；……