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在模具制造业，用高速铣削加工替代电加工已成为一种发展趋势。模具型腔精加工的典型工艺为：毛坯粗加工一半精加工一热处理一精加工(高速或超高速铣削)。在精加工工序中，常使用小直径立铣刀在高转速下进行清角和微细结构加工(小直径刀具在低转速下加工易发生崩刃或断裂)。由于小直径立铣刀受力时容易变形，导致加工精度缺失，因此对小直径立铣刀铣削力应力场进行有限元分析很有必要。
在铣削力试验中，采用Kistler (9257B)三向动态测力仪、电荷放大器(5017B)和A/D转换卡测量在高速切削时不同切削条件(切削速度、切削深度和进给量)下的切削力。该试验获得的切削力还可在应力场有限元分析时用于确定受力边界条件。
根据铣刀制造原理，选择以去除材料的方式来建立铣刀模型。铣刀为中心对称结构，本文研究的铣刀齿数为3，所以选取铣刀的1/3进行建模，然后利用特征命令完成整个模型的建立。具体步骤如下:
(1)运行UG软件，新建部件“mill”，点击“建模”一“圆柱”，弹出建立圆柱体，完成刀体外廓的绘制。
(2)点击“插入”一“曲线”一“螺旋”，弹出螺旋线对话框，输入参数，单击确定，建立前刀面第一条螺旋线。同理，根据前、后刀面和端向截形参数绘制前刀面和螺旋沟槽所需的另外3条螺旋线。
(3)点击“直纹面”，分别选择步骤(2)建立的前刀面螺旋线和螺旋沟槽所需的螺旋线，分别形成刀具前刀面和螺旋沟槽中直纹面部分。
(4)点击“草绘”，选择螺旋线起点所在圆柱端面为草绘平面，绘制形成螺旋沟槽所需的圆弧线。点击“已扫掠”，选择刚建立的圆弧线为截面线串，步骤(2)建立的2条螺旋线为导线串，单击确定，完成螺旋沟槽中圆弧面部分的绘制。
(5)选择“面倒圆”，分别将步骤(3)，(4)建立的曲面连接合并为一个曲面，然后在螺旋线的中点处建立一平面与圆柱端面平行，用前面合并的曲面裁剪该平面，将两曲面合并为一曲面。
(6)选择“裁剪体”，用步骤(5)形成的曲面裁剪圆柱体，形成“trimbody”特征，然后环形阵列此特征，完成立铣刀实体模型的建立。
完成实体建模后，必须对实体模型进行网格划分，然后施加边界条件。由铣削力试验得：FX-546N，Fy-532N，FZ-472N，将其施加到立铣刀前刀面上即可进行有限元分析，最后进行模型检查。
(1)点击“应用”-“结构分析”，进入有限元分析�？�;单击“解法”，弹出“环境”对话框，设置有限元分析环境；单击“材料属性”，弹出“材料”对话框，选择刀具材料并赋予刀具体。
(2)单击"3D四面体网格”，出现三维网格生成器，单击“自动选择”可由计算机自动计算出较合适的单元尺寸，选择刀具体，生成3D网格。
(3)单击“属性编辑器”，对需要编辑网格的组合面及曲线进行属性设置，编辑密度;选择“更新有限元模型”，更新模型网格;再次选择“材料属性”，选择划分好的网格，使网格被赋予材料等机械特性；单击“载荷类型”，为模型添加载荷；选择“约束类型”，为有限元模型添加边界条件。
(4)选择“有限元模型检查”，出现模型检查对话框，设置检查类型为“综合的”，单击确定;点击“解算”，弹出“解算”对话框，单击确定，有限元模型开始进行分析，出现分析完成对话框时单击确定即可。
经计算机辅助解算和后处理，即可得到立铣刀切削时的三维应力场分布结果。立铣刀的应力主要分布于铣刀的悬臂处及刀刃处。
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