本文關(guān)鍵詞：雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與銑削性能研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的不斷發(fā)展和復(fù)雜曲面零件地廣泛應(yīng)用,對(duì)加工技術(shù)和切削刀具的要求越來越高。球頭銑刀是加工模具型腔等復(fù)雜曲面的高效刀具,研究其結(jié)構(gòu)模型與切削性能,對(duì)有效地指導(dǎo)球頭立銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化,提高刀具壽命和切削效率,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用廣泛的雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀為研究對(duì)象,通過建立數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行切削加工仿真,設(shè)計(jì)出一款新型雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀,并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選。首先,在分析可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,對(duì)其刃口曲線形式進(jìn)行綜合考慮;應(yīng)用廣義螺旋運(yùn)動(dòng)理論,建立雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀刃口曲線數(shù)學(xué)模型;利用Matlab編程,對(duì)銑刀刃口的正交螺旋線和圓弧線進(jìn)行求解,獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo),繪制三維曲線,最終擬合得到光滑的刃口曲線;根據(jù)刀具幾何角度的定義,建立銑刀的主偏角(κr)、刃傾角(λs)、主前角(γo)和法后角(αn)等四個(gè)主角度的解析公式。其次,基于雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用三維軟件Pro/E對(duì)直徑為Φ25mm的雙刃球頭立銑刀進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)化實(shí)體建模,完成裝配模型并分析其結(jié)構(gòu)特性和V形槽定位誤差;運(yùn)用切削刃微元法,建立該球頭立銑刀力學(xué)模型,為后續(xù)加工過程有限元分析及參數(shù)優(yōu)選提供理論依據(jù);采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法,以銑削用量四要素和刀具螺旋角β、主前角γo和第一法后角αn為試驗(yàn)因素,設(shè)計(jì)了雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的有限元仿真試驗(yàn)方案。利用金屬切削有限元軟件AdvantEdge對(duì)雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀銑削45#鋼進(jìn)行仿真分析,并采用綜合平衡法對(duì)銑削用量試驗(yàn)的銑削力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到銑削用量的最優(yōu)組合。根據(jù)仿真試驗(yàn)結(jié)果建立了銑削力、銑削溫度經(jīng)驗(yàn)公式,通過對(duì)回歸正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)現(xiàn)了刀具幾何角度的優(yōu)選。最后,與球頭立銑刀切削力理論計(jì)算公式以及整體式球頭立銑刀的切削力和切削溫度進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀結(jié)構(gòu)的可靠性和方法的可行性。本文采用有限元仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,研究雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的結(jié)構(gòu)與銑削性能,大大減少了刀具開發(fā)的周期和成本,同時(shí)也為其它類似刀具的研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)學(xué)模型 加工仿真 AdvantEdge 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG54;TG714
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 球頭立銑刀的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)10-14
• 1.1.1 球頭立銑刀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 球頭立銑刀的發(fā)展趨勢(shì)12-14
• 1.2 可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀概述14-16
• 1.2.1 球頭立銑刀的分類及國家標(biāo)準(zhǔn)14-15
• 1.2.2 可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)15-16
• 1.3 課題來源及課題研究的目的和意義16-17
• 1.3.1 研究課題來源16
• 1.3.2 課題研究的目的和意義16-17
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線17
• 1.4.1 課題研究的主要內(nèi)容17
• 1.4.2 課題研究的技術(shù)路線17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 2 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀數(shù)學(xué)模型的建立18-28
• 2.1 刃口曲線的數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.1.1 刃口曲線的建�；A(chǔ)18
• 2.1.2 回轉(zhuǎn)刀具螺旋運(yùn)動(dòng)刃口曲線的定義18-19
• 2.1.3 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀刀刃曲線數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.2 刀具主要幾何角度求解22-25
• 2.2.1 球頭立銑刀主要幾何角度的定義22-23
• 2.2.2 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的主要幾何角度23-25
• 2.3 銑刀刃口曲線計(jì)算實(shí)例25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀參數(shù)化實(shí)體建模28-40
• 3.1 刀片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模型建立28-32
• 3.1.1 刀刃曲線的建立28-30
• 3.1.2 刀片三維模型設(shè)計(jì)30-32
• 3.2 刀桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定位誤差分析32-37
• 3.2.1 刀桿模型建立32-35
• 3.2.2 V形槽定位誤差分析35-37
• 3.3 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀裝配模型及分析37-39
• 3.3.1 銑刀模型裝配設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.2 裝配模型結(jié)構(gòu)特性分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 力學(xué)模型建立與加工仿真方案設(shè)計(jì)40-51
• 4.1 雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的力學(xué)模型40-43
• 4.1.1 球頭立銑刀微元銑削力及切削層參數(shù)40-42
• 4.1.2 銑削力的數(shù)學(xué)模型42-43
• 4.1.3 平均銑削力計(jì)算實(shí)例43
• 4.2 刀具角度與銑削用量的選取43-45
• 4.2.1 銑刀主要幾何角度的選擇43-44
• 4.2.2 銑削用量四要素的確定44-45
• 4.3 回歸正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)45-50
• 4.3.1 回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介45-46
• 4.3.2 銑削用量正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)46-48
• 4.3.3 刀具角度回歸正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 基于有限元的雙刃可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀銑削分析51-71
• 5.1 Advantedge FEM有限元分析基礎(chǔ)51
• 5.2 銑削用量仿真試驗(yàn)分析51-59
• 5.2.1 銑削仿真模型建立及參數(shù)設(shè)置51-55
• 5.2.2 仿真結(jié)果分析及銑削用量選取55-59
• 5.3 刀具角度仿真試驗(yàn)分析及參數(shù)優(yōu)選59-66
• 5.3.1 數(shù)值仿真分析結(jié)果59-62
• 5.3.2 正交回歸分析及參數(shù)優(yōu)選62-66
• 5.4 整體式球頭立銑刀銑削對(duì)比分析66-70
• 5.4.1 仿真模型建立及參數(shù)設(shè)置66-68
• 5.4.2 銑削性能對(duì)比分析68-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 結(jié)論與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果76-77
• 致謝77-78

【相似文獻(xiàn)】

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7 毅;新式立銑刀的試驗(yàn)[J];工具技術(shù);1974年01期

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本文編號(hào)：671331