整体式立铣刀参数化设计与周齿刃磨成形过程建模

发布时间：2021-01-10 06:01

　　整体式立铣刀因其良好的切削性能在航空航天、轨道交通、通用机械、医疗器械、汽车、模具等行业中得到了广泛应用。在实际生产应用中,为获得良好的加工质量和刀具寿命,需根据被加工对象的材料特性和结构特征对立铣刀结构尺寸进行优化设计,伴随着新型材料和结构特征的不断涌现,这种需求变得更加突出。然而复杂繁多的空间结构尺寸导致立铣刀三维建模效率低、建模精度差、刃磨制造工艺复杂困难,严重制约了其结构的优化设计效率及刃磨制造水平。借助于空间解析几何、微分几何以及包络原理等基础理论,采用理论模型与几何仿真相结合的方法,对立铣刀参数化设计、刃磨制造工艺以及软件实施所涉及的理论和方法进行研究,为立铣刀三维快速设计提供有效手段,为立铣刀的精确制造提供仿真参考和工艺支持,显著提高整体式立铣刀研发效率和制造水平。为实现立铣刀三维参数化建模,首先对立铣刀数学模型进行了研究。基于应用空间解析几何以及微分几何相关理论,结合立铣刀各结构特征,建立了螺旋刃线、等齿距或不等齿距端截面以及倒圆、倒棱、减振刃带等微刃结构数学模型,并给出了相应的显示表达式。基于Gash面实际刃磨工艺,建立了Gash面近似计算五面体数学模型。上述数学模型... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号及其单位
第一章 绪论
    摘要
    1.1 引言
    1.2 整体式立铣刀概述
    1.3 整体式立铣刀参数化设计研究现状
        1.3.1 参数化设计方法简介
        1.3.2 立铣刀参数化设计的提出
        1.3.3 立铣刀参数化设计相关技术及研究现状
        1.3.4 立铣刀参数化设计存在问题
    1.4 整体式立铣刀刃磨工艺及仿真软件研究现状
        1.4.1 立铣刀刃磨工艺概述
        1.4.2 立铣刀刃磨工艺数学模型研究现状
        1.4.3 立铣刀刃磨仿真技术研究意义
        1.4.4 立铣刀刃磨仿真技术研究现状
    1.5 论文的提出、研究内容以及总体框架
        1.5.1 论文的提出
        1.5.2 论文主要研究内容
        1.5.3 论文总体框架
    1.6 本章小结
第二章 整体式立铣刀参数化设计数学模型
    摘要
    2.1 引言
    2.2 立铣刀数学建模坐标系及关键结构
    2.3 立铣刀螺旋刃线数学模型
    2.4 立铣刀端截面数学模型
        2.4.1 等齿间角端截面模型
        2.4.2 周刃端截面与法截面角度之间的关系
        2.4.3 不等齿间角立铣刀截面线模型
        2.4.4 具有微刃结构的端截面数学模型
    2.5 立铣刀Gash面数学模型
        2.5.1 基于刃磨过程的Gash面切割实体简化模型
        2.5.2 Gash面计算模型
    2.6 本章小结
第三章 整体式立铣刀容屑槽与砂轮几何形状匹配关系研究
    摘要
    3.1 引言
    3.2 空间任意位姿砂轮轮廓数学模型
        3.2.1 砂轮形状定义
        3.2.2 砂轮位姿定义
    3.3 砂轮包络形成容屑槽曲面基本原理
    3.4 基于砂轮形状和位姿的容屑槽形状预测
        3.4.1 解析法求解原理
        3.4.2 图形法求解原理
        3.4.3 求解实例
    3.5 砂轮形状及位姿对容屑槽影响分析
        3.5.1 砂轮形状对容屑槽影响分析
        3.5.2 砂轮姿态对容屑槽影响分析
        3.5.3 砂轮位置对容屑槽影响分析
        3.5.4 刃磨工艺对容屑槽形状影响规律
    3.6 砂轮位姿反求方法研究
        3.6.1 求解原理
        3.6.2 求解实例
    3.7 砂轮形状反求方法研究
        3.7.1 砂轮形状反求计算原理
        3.7.2 砂轮形状反求计算过程
        3.7.3 砂轮形状反求计算实例
        3.7.4 砂轮形状反求过程误差分析
    3.8 本章小结
第四章 整体式立铣刀容屑槽与周刃后刀面刃磨工艺分析
    摘要
    4.1 引言
    4.2 容屑槽刃磨工艺研究
        4.2.1 容屑槽刃磨形成刃线位置求解与控制方法
        4.2.2 容屑槽完整刃磨条件
    4.3 周刃后刀面刃磨工艺研究
        4.3.1 周刃后刀面三种形式及刃磨工艺概述
        4.3.2 平面型后刀面刃磨工艺分析
        4.3.3 偏心型后刀面刃磨工艺分析
        4.3.4 凹面型后刀面刃磨工艺分析
        4.3.5 周刃后刀面刃磨工艺制定
    4.4 本章小结
第五章 整体式立铣刀参数化设计及刃磨仿真软件实现与应用实例
    摘要
    5.1 引言
    5.2 基于UG二次开发立铣刀参数化设计与刃磨仿真软件系统开发
        5.2.1 系统开发环境
        5.2.2 系统开发关键技术
        5.2.3 系统功能模块与主界面设计
        5.2.4 参数化设计软件实现
        5.2.5 二维工程图纸软件实现
        5.2.6 刃磨仿真软件实现
    5.3 基于Matlab立铣刀容屑槽形状预测软件开发
    5.4 软件应用实例
        5.4.1 三维参数化设计应用实例
        5.4.2 容屑槽以及周刃后刀面刃磨仿真应用实例
        5.4.3 基于容屑槽和周刃后刀面刃磨过程的参数化设计
        5.4.4 基于设计模型的容屑槽刃磨工艺制定
        5.4.5 基于Matlab容屑槽形状预测实例
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间获得的学术成果及参加科研项目
附件（文章）
附件（表）



本文编号：2968196