球头立铣刀的参数化设计及有限元分析

发布时间：2017-05-06 15:04

  本文关键词：球头立铣刀的参数化设计及有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文在国内外关于球头立铣刀的设计、分析等方面研究的基础上,应用Pro/E技术和相关数学理论,研究了球头立铣刀的整体建模,以及参数化系统的建立,并从球头立铣刀的几何模型着手,建立了一个适用于球头立铣刀铣削的三维铣削力模型,应用ANSYS软件对球头立铣刀进行了静力分析和模态分析。本文的主要研究内容为: 1.通过对传统等螺旋角刃口曲线的模型进行分析,建立了球头立铣刀柱面、球面上等导程螺旋线的数学模型。并联系实际加工过程,计算出球头立铣刀退刀槽扫描曲线以及球头部分前刀面成形曲线的数学模型。 2.在Pro/ENGINEER上建立了球头立铣刀的三维参数化模型,利用Pro/TOOLKIT对Pro/ENGINEER系统进行了二次开发,设计了球头立铣刀参数化系统的系统菜单,对话框程序,并进行了程序的编译和链接,编写了注册文件,并且最终通过生成不同参数的球头立铣刀模型验证了程序的正确。 3.从球头立铣刀的几何模型着手,将球头立铣刀刀刃进行离散化处理,利用常规铣削力经验公式,建立一个适用于球头立铣刀的三维铣削力模型。并利用An sys有限元软件对球头立铣刀进行静力分析,模态分析。校核所设计铣刀的应力,并将得到的固有频率与立铣刀在外力作用下的振动频率相比较,避免发生共振现象。 本文的研究成果将大大改善高精度数控球头立铣刀的设计方法,缩短刀具的设计周期,从而快速响应市场的需求。同时本文开发的球头立铣刀参数化设计系统也为其他类似的刀具设计的研究提供参考。
【关键词】：球头立铣刀 数学模型 Pro/TOOLKIT 参数化设计 切削力模型 有限元分析
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG714
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 球头立铣刀的特点及种类11-12
• 1.3 球头立铣刀的国内外研究现状12-14
• 1.4 三维参数化建模与有限元分析软件14-18
• 1.4.1 参数化建模软件及二次开发方法的选择14-17
• 1.4.2 有限元分析软件的选择17-18
• 1.5 课题意义和研究内容18-19
• 1.5.1 课题意义18
• 1.5.2 课题的研究内容18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 球头立铣刀的设计20-28
• 2.1 引言20-21
• 2.2 球头立铣刀刀刃曲线的数学建模和分析21-25
• 2.2.1 球头立铣刀螺旋角数学模型21-22
• 2.2.2 球头立铣刀刃形曲线数学模型22-25
• 2.3 “S”形刃建模曲线的确定25-27
• 2.4 前、后刀角及沟槽形状的确定27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 球头立铣刀的参数化设计28-50
• 3.1 参数化设计的概述28
• 3.2 二齿球头立铣刀参数化模型的建立28-38
• 3.2.1 添加全局参数29
• 3.2.2 建立周刃螺旋槽29-31
• 3.2.3 建立周刃退刀槽31-32
• 3.2.4 建立球头部分螺旋主沟槽32-33
• 3.2.5 建立周刃后刀面33-34
• 3.2.6 建立球头部分后刀面34-35
• 3.2.7 建立球头部分螺旋副沟槽35-36
• 3.2.8 曲面的阵列、合并和实体化36-38
• 3.3 球头立铣刀参数化程序设计38-49
• 3.3.1 菜单设计38-39
• 3.3.2 人机交互界面的设计39-46
• 3.3.3 编译和链接46-47
• 3.3.4 注册文件及Pro/TOOLKIT应用程序的运行47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 球头立铣刀切削力模型及有限元分析50-61
• 4.1 球头立铣刀切削力模型的建立50-53
• 4.1.1 瞬时切削力模型51-52
• 4.1.2 瞬时切削力合力模型52
• 4.1.3 每转平均切削力模型52-53
• 4.1.4 球头立铣刀三向平均铣削力的计算53
• 4.2 球头立铣刀有限元分析53-60
• 4.2.1 球头立铣刀实体几何模型的导入53-54
• 4.2.2 球头立铣刀的静态分析54-56
• 4.2.3 球头立铣刀的模态分析56-60
• 4.3 本章小结60-61
• 总结和展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘茂福;刘林枝;;球头铣刀的设计与仿真[J];机械;2011年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 米蓉;立铣刀三维参数化设计系统研发[D];西南交通大学;2011年

2 方川;螺旋槽刀具切削过程仿真及刀体结构优化研究[D];湖南大学;2011年

3 孙建立;弯管内外表面数控铣削试验与内表面加工装置设计[D];大连理工大学;2012年

4 李波涛;8×3.5辗环机平衡装置轴联接结构有限元分析[D];太原科技大学;2012年

5 陈露露;不等齿距整体立铣刀计算机辅助设计技术研究[D];山东大学;2012年

6 刘青山;高速切削整体硬质合金立铣刀的应力场分析及实验研究[D];广东海洋大学;2012年

7 汤永江;多硬度拼接淬硬钢球头铣削有限元仿真及实验研究[D];浙江工业大学;2011年

8 黑大全;球头立铣刀的参数化设计与几何角度优化[D];湖南大学;2012年

9 张萍;虚拟数控铣削中球头铣刀建模及铣削力仿真[D];哈尔滨理工大学;2012年

10 刘伟峰;基于ANCA机床的CAD/CAM接口技术研究[D];湖南大学;2011年

  本文关键词：球头立铣刀的参数化设计及有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348606