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。
      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才能构建这些参数化曲线，从而建立相应的模型。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(参数方橙建立相应的表达式，余弦曲线参数方程是：x=0,y=t,z=cost；其中t为变量要从0到360，但UG里的t永远只从0递增到1，所以UG中的余弦曲线方程xt=0，yt=t，zt=cos360*t。
      为了得到合理的槽深和前角，需对余弦曲线进行适当的伸缩平移变换，得到的曲线方程表达式，最后使用规律曲线功能建立余弦曲线模型。在建模过程中，对于那些形状比较复杂的部分(如前刀函要综合运用各种特征建模方法，例如拉伸、拔模、旋转、平移、截面曲线参数化设计等。以创建正切削平面与副切削平面为90°的余弦柱面形前刀面的外圆车刀为例。在建模过程要重点突破的几个难点：D为了把余弦曲线准确定位在前刀面上，建立以刀尖为原点的工作坐标系，通过旋转工作坐标系，使车刀副切削平面与平面重合；通过对曲线进行适当的平移变换，使曲线上的某点(该点处的切平面与水平面夹角即为前角)与刀尖重合，并在YOZ平面内绘制一个周期的余弦规律曲线，把余弦曲线绕Y，轴旋转一个刃倾角的角度，最后拉伸成余弦柱面形前刀面。
      余弦柱面形车刀与平面形车刀选取的试验参数相同。查阅参考文献选取刀具参数：刀柄材料为45钢；刀柄几何尺寸：BxH=25mmx40mm，L=200mm。刀片材料为涂层硬质合金YT15；查阅参考文献刀具材料的屈服极限555MPa；强度极限600MPa；弹性模量E=206GPa；泊松比0.27。车刀主要角度：前角yo=50，后角ao=50，主偏角K=450，刃倾角AS=5°。在切削过程中，作用在刀具上的切削合力F，可分解利用UG建立余弦柱面形及平面形车刀的三维实体模型，在ANSYS文件菜单中导入几何模型，并建立三维有限元模型。余弦柱面形及平面形车刀有限元网格的划分：定义刀具单元属性，在几何模型上，采用10节点四面体Solid划分单元，采用自由网格划分技术划分网格。为了更精确快速地反映出刀尖部位应力应变情况，分别对刀尖、刀杆设置不同的网格密度，对刀尖网格划分较细，对刀杆部位网格划分较粗，模型及网格划分结果分别如图。为了保证分析的准确性，需要在刀具末端施加全部的位移约束。考虑切削条件最不利的情况，将Fz,Fx,Fy。集中作用于刀尖一点进行模拟加载。得到刀具内部应变分布及大小。根据以上计算的应力、应变及位移矢量和的结果列于表，可知，余弦柱面形车刀最大等效应力为166MPa，最大等效应变为0.182，最大合位移为0.0516mm。而平面形车刀最大等效应力为404MPa，最大等效应变为2.198，最大合位移为0.0567mm。显然，在相同载荷下，平面形车刀受到的应力、应变大，位移矢量和(即变形量)大，刀具容易被破坏，所以余弦柱面形前刀面的刀刃强度大于平面形前刀面的刀刃强度。这种既有利于适当增大前角，又不削弱刀具强度的前刀面，对改进车刀的切削性能具有重要的现实意义。
      本文运用UG强大的参数化建模功能建立了余弦柱面型前刀面车刀，又结合有限元分析软件ANSYS对不同形状的前刀面车刀进行了应力应变分析，结果表明曲面形前刀面的强度比平面形前刀面高。采用ANSYS对车刀进行强度分析计算，可完成传统计算方法难以完成的强度模拟分析计算工作，对车削加工生产具有深远的意义。

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