阵列微圆柱插铣刀设计及加工工艺

发布时间：2017-08-11 01:21

  本文关键词：阵列微圆柱插铣刀设计及加工工艺

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【摘要】：阵列微圆柱件如喷丝板电极、医疗生物微针、减震板、光存储器、导光板、微化学芯片等作为一种典型具有阵列微小结构的零件，它们被广泛应用于微型机械、高科技医疗设备、核电站、电子产品等领域。目前，阵列微圆柱结构零件的成型主要靠传统机械加工、放电、微热压等方法，但普遍存在效率低、质量不稳定、工序复杂等问题。鉴于国内厂家亟需自主创新加工阵列微圆柱的工艺，，响应市场需求，本文将针对具有阵列微圆柱的插铣刀进行研究。 首先，本文简述了国内外微小结构的加工方法及插铣的研究现状，分析了机械加工和特种加工的的优缺点，介绍了阵列微圆柱的特点及目前的加工方法；分析认为，插铣加工工艺是制造阵列微小圆柱结构的有效手段。为此，设计了相应的铣刀——双翼插铣刀。 其次，根据阵列微圆柱的结构特点和插铣的加工特点设计双翼插铣刀的几何参数，使插铣刀的切削参数满足在加工过程中要求：（1）切削效率高；（2）精度高；（3）对称性好。在这个基础上建立刀具的参数化模型，并利用UG中的表达式控制刀具的参数，以便更快的绘制和修改铣刀模型。 再次，根据双翼插铣刀的模型，在磨床上试制铣刀，探索磨削工艺，检测了插铣刀的精度。在加工中心（DMG）上进行切削力实验，并建立切削力模型，通过UG中的高级仿真模块，分析离心力和切削力对刀具的变形和影响。 最后，用有限元分析出来切削力对刀具的变形不影响工件的形状精度的前提下，分析了插铣阵列微圆柱的效率和精度，进而生产喷丝板电极、减震板等产品。在超景深显微镜和NANOVEA三维表面形貌仪上检测了阵列微小圆柱的形状精度和表面粗糙度。总结并展望了双翼插铣刀在插铣加工阵列微圆柱零件的后续内容。
【关键词】：阵列微圆柱 插铣刀 对称切削刃 有限元分析
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG714
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景及意义8-11
• 1.2 现有微小阵列圆柱加工技术及存在问题11-13
• 1.3 插铣的加工特点13-14
• 1.3.1 插铣加工方式13
• 1.3.2 插铣加工优点13-14
• 1.4 插铣工艺国内外研究现状14-15
• 1.5 本论文研究的内容15-16
• 第2章 双翼插铣刀的设计16-32
• 2.1 铣刀详细几何参数16-21
• 2.1.1 直径和齿数17-18
• 2.1.2 螺旋角18
• 2.1.3 前角和后角18-19
• 2.1.4 后刀面韧带宽19
• 2.1.5 容屑槽19
• 2.1.6 消振棱19-21
• 2.2 双翼插铣刀的刃形和截面线数学模型建立21
• 2.2.1 铣刀角度定义21
• 2.3 曲线的数学表达式21-27
• 2.3.1 二齿插铣刀径向截型与数学表达式21-23
• 2.3.2 插铣刀轴向截型与数学表达式23-25
• 2.3.3 插铣刀内部切削刃截型与数学表达式25-26
• 2.3.4 插铣刀的侧刃螺旋线表达式26-27
• 2.4 铣刀参数化模型的建立27-32
• 2.4.1 UG 中建立螺旋线27-28
• 2.4.2 插铣刀的截型线28-29
• 2.4.3 UG 中建立螺旋面29-30
• 2.4.4 插铣刀端部前后刀面的建立30
• 2.4.5 建立刀具内部切削刃30-31
• 2.4.6 表达式约束插铣刀尺寸31-32
• 2.5 本章小结32
• 第3章 双翼插铣刀的工艺控制和检测32-39
• 3.1 双翼插铣刀的工艺控制32-35
• 3.1.1 插铣刀材料的选择32
• 3.1.2 设备的选择32-33
• 3.1.3 砂轮材料的选择33
• 3.1.4 插铣刀总长控制33
• 3.1.5 双翼插铣刀的生产工艺33-35
• 3.2 双翼插铣刀的质量检测35-38
• 3.2.1 插铣刀测量方法35
• 3.2.2 测量设备35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 双翼插铣刀的有限元分析39-47
• 4.1 双翼插铣刀铣削力的建模与分析39-42
• 4.1.1 实验条件39-40
• 4.1.2 实验方案40-42
• 4.2 双翼插铣刀有限元分析42-46
• 4.2.1 有限元分析过程42-43
• 4.2.2 离心力对双翼插铣刀的变形和应力分布43-44
• 4.2.3 切削力对双翼插铣刀的变形和应力分布44-46
• 4.2.4 切削用量对铣刀变形和等效应力的影响46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 阵列微圆柱的加工及表面粗糙度分析47-54
• 5.1 加工阵列微圆柱效率47-49
• 5.2 加工阵列微圆柱精度分析49-50
• 5.3 不同材料的加工50-51
• 5.4 表面粗糙度检测51-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 结论与展望54-55
• 6.1 总结54-55
• 6.2 展望55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 申请学位期间发表的学术论文59

【参考文献】

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本文编号：653603