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整体硬质合金立铣刀参数化设计及优化

整体硬质合金立铣刀参数化设计及优化

作者：裴志强山东大学

学位级别：硕士

刀具技术作为切削加工的关键技术,对加工效率、加工质量都有着至关重要的影响。各种新工件材料和复杂形状零件的不断出现,对切削刀具提出了新的挑战。整体立铣刀在实际加工中应用越来越广泛,但设计参数多、刀具结构复杂的特点制约了整... 详细信息

刀具技术作为切削加工的关键技术,对加工效率、加工质量都有着至关重要的影响。各种新工件材料和复杂形状零件的不断出现,对切削刀具提出了新的挑战。整体立铣刀在实际加工中应用越来越广泛,但设计参数多、刀具结构复杂的特点制约了整体立铣刀的研发速度。本文针对整体立铣刀的结构特点,分析了整体立铣刀的几何结构参数。结合相关螺旋线理论,通过确定刃线和螺旋槽端截面方法,建立了精确的铣刀模型,为铣刀的设计提供了理论依据。论文以UGNX软件为平台,利用Visual C++技术和UG/Open API技术进行二次开发,建立了整体立铣刀快速设计系统。通过程序调用UG内部函数的方法,实现了整体立铣刀的参数化建模和工程图纸的绘制功能。简化了铣刀设计过程中的建模、制图步骤,缩短了整体立铣刀设计研发时间。论文建立了三维铣削有限元仿真模型,并通过实验来验证该方法的准确性。同时,基于这种三维铣削有限元仿真方法,提出了一套整体立铣刀的参数优化设计方法,为整体立铣刀的设计提供指导。最后,以钛合金的实际生产加工为例,设计并制造了一种整体硬质合金立铣刀,并将铣刀与国外厂商的产品进行对比切削实验,验证了设计方法的可行性。

关键词：整体硬质合金立铣刀参数优化 CAD 三维有限元仿真

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整体硬质合金立铣刀设计管理与过程建模

整体硬质合金立铣刀设计管理与过程建模

作者：康元元西安工业大学

学位级别：硕士

立铣刀的设计能力面临相对比较严峻地形势,究其原因在于资源、体制等几方面,表现最为明显的是以下两方面:一是先进的刀具设计技术往往不能及时应用于刀具的设计过程;二是对设计过程缺乏行之有效的科学管理。而整体硬质合金立铣刀作为一... 详细信息

立铣刀的设计能力面临相对比较严峻地形势,究其原因在于资源、体制等几方面,表现最为明显的是以下两方面:一是先进的刀具设计技术往往不能及时应用于刀具的设计过程;二是对设计过程缺乏行之有效的科学管理。而整体硬质合金立铣刀作为一种新兴起刀具,铣削速率和金属切除率都远远超过高速钢立铣刀,因此,优化整体硬质合金立铣刀的设计方法,并提升其设计过程的管理水平是非常有必要的。本文针对整体硬质合金设计过程的图形化、图形化设计过程建模以及设计过程管理可视化,开展了深入的研究。首先,了解图形化设计特点,掌握整体硬质合金立铣刀设计过程,在Visio图形化平台下建立整体硬质合金立铣刀图形化设计流程,建立与整体硬质合金立铣刀设计相关的所有过程模块,为建立整体硬质合金立铣刀设计过程模型作铺垫。同时用Visual C++完成部分图形化过程模块的自动设计,实现对此次图形化设计过程自动化的简单验证。其次,根据整体硬质合金立铣刀设计过程复杂、涉及领域广、使用资源多的特点,对其过程模型提出了全面性、层次性、阶段性及反复性的要求,进而提出一种具备图形化特征的设计过程分层建模方法,在Visio图形化平台下完成其绘制,并对设计过程管理中的人员、任务、资源等要素进行分析。最后,针对设计过程管理要素的特点,并基于整体硬质合金立铣刀设计过程管理系统的数据需求和功能需求,创建了整体硬质合金立铣刀设计过程管理系统的功能框架,完成了整体硬质合金立铣刀设计过程管理系统的数据库设计。用Justep工具开发了整体硬质合金立铣刀设计管理系统的功能界面和过程管理流程界面,并针对具体案例验证本研究课题的可行性和工程意义。

关键词：整体硬质合金立铣刀图形化设计设计过程建模设计过程管理

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整体硬质合金立铣刀设计过程分层建模

工具技术 2019年第1期53卷 86-89页

作者：曹岩康元元方舟西安工业大学

结合整体硬质合金立铣刀设计特点,对设计过程模型提出要求,并建立整体硬质合金立铣刀的设计过程分层模型,从而清晰地呈现出整体硬质合金立铣刀的设计过程的全面性、协作性、层次性等特点,为提高整体硬质合金立铣刀的设计效率提供参考。

关键词：整体硬质合金立铣刀过程模型分层建模

基于SolidWorks整体硬质合金立铣刀螺旋面的三维实体建模

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煤矿机械 2009年第7期30卷 194-196页

作者：吴斐邓远超西华大学机械工程及自动化学院成都610039

通过典型实例介绍,由整体硬质合金立铣刀的端面廓形计算出成形砂轮的轴向廓形;并利用SolidWorks实现整体硬质合金立铣刀螺旋面的三维建模过程。

关键词：整体硬质合金立铣刀螺旋面三维建模

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特殊槽形整体硬质合金立铣刀的设计

工具技术 2008年第7期42卷 57-59页

作者：潘军朱学明深圳市金洲精工科技股份有限公司

针对特殊槽形整体硬质合金立铣刀的设计,提出一种将传统计算方法与先进的虚拟磨削软件相结合的设计方法,从而可大大提高特殊槽形开槽砂轮及立铣刀的设计效率。

关键词：整体硬质合金立铣刀特殊槽形砂轮截形虚拟磨削

切削高温镍基合金用整体硬质合金立铣刀结构设计研究

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切削高温镍基合金用整体硬质合金立铣刀结构设计研究

作者：刘清云长春理工大学

学位级别：硕士

高温合金具有良好的耐热、耐高温的特性,近年来,现代工业中广泛使用该合金。在高温合金中应用最多的是Incolnel718,类似于我国的GH4169。然而,镍基高温合金其可切削加工性极差,加工效率极低,为了满足现代工业的需求,改善其难切削加工性... 详细信息

高温合金具有良好的耐热、耐高温的特性,近年来,现代工业中广泛使用该合金。在高温合金中应用最多的是Incolnel718,类似于我国的GH4169。然而,镍基高温合金其可切削加工性极差,加工效率极低,为了满足现代工业的需求,改善其难切削加工性、提高加工效率势在必行。本文将整体硬质合金立铣刀铣削镍基高温合金GH4169作为探讨研究内容,从提升加工效率的角度出发,以设计出能有效提高铣削镍基高温合金GH4169效率的整体立铣刀结构作为研究目标。首先,针对难切削材料镍基高温合金的加工特性,分析了铣削此种工件材料的刀具材料应具备的性能,同时还介绍了立铣刀切削刃刃形、几何角度的定义以及选用原则。其次,针对整体立铣刀的关键部位—容屑槽,以微分几何、空间解析几何为理论基础,根据整体立铣刀与砂轮之间的相对运动关系,建立起空间任一位置处容屑槽刃磨的数学模型。借助MATLAB软件对所建立容屑槽的刃磨数学模型的正确性进行了实例验证,为整体立铣刀的实际加工制造提供了一定的依据。运用DEFORM-3D创建了与实际加工情况极为吻合的整体立铣刀立铣加工GH4169的三维铣削有限元仿真模型。在此基础上,以切削力、切削温度为评价指标,分析了刀具几何参数对切削力、切削温度的影响规律,优化了立铣加工GH4169的整体立铣刀结构。针对该结构,讨论了能实现高效切削的铣削用量。

关键词：整体硬质合金立铣刀镍基高温合金GH4169 铣削加工整体立铣刀结构高效切削有限元切削力切削温度

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高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究

高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究

作者：魏波广东海洋大学

学位级别：硕士

高速铣削属于断续切削,随着切削刃周期性切入和切出工件,在较短时间内刀具会受到周期性的快速升温和降温,从而对刀具产生热冲击影响,导致立铣刀发生磨损和破损失效,影响切削加工的效率和成本。高速切削温度的研究是高速切削机理研究的... 详细信息

高速铣削属于断续切削,随着切削刃周期性切入和切出工件,在较短时间内刀具会受到周期性的快速升温和降温,从而对刀具产生热冲击影响,导致立铣刀发生磨损和破损失效,影响切削加工的效率和成本。高速切削温度的研究是高速切削机理研究的重要组成部分,获得刀具切削温度和热冲击对刀具影响特性已成为目前高速加工领域的研究重点。针对铣削加工过程的复杂性,铣刀温度测量的困难性等问题,本文以高速切削整体硬质合金立铣刀为研究对象,系统分析了现有研究的优缺点、对比得到在铣削过程中,其导热问题的特点是热源有一定的形状和尺寸,有一定的热量输出,但边界条件则多是未知值。因此,对铣削加工过程中的导热问题应用热源法具有优势。在热源法的基础上,建立了高速切削立铣刀动态温度场数学模型。其次,通过分析国内外金属切削温度测量方法发现由于高速切削加工中心电主轴的封闭性和铣削过程的复杂性,对于高速铣削切削温度的测量,目前国内外还没有成熟精确的测量方法。为了研究立铣刀切削过程的温度变化和反求输入刀体内部的热流密度,本文通过XH714D加工中心铣削304不锈钢板,采用嵌入式测温系统测量得到了立铣刀后刀面一点的连续切削温度。分析切削过程中的温度变化曲线,铣削初期温度迅速升高,之后温度逐渐趋于稳定,与真实的铣削温度变化吻合较好。然后,由于实验中立铣刀材料为硬质合金,属于耐高温的脆性材料,测量温度的热电偶只能在材料的表面放置;同时,高速切削整体硬质合金立铣刀加工过程为断续切削,切削温度是一个快速的非稳态过程,无法由测得的温度简单计算立铣刀内部温度梯度而直接获得表面的热流密度。通过立铣刀表面温度进行导热反问题求解获得立铣刀铣削过程中,前刀面的热流密度是研究的一个难点,也是获得切削温度场的基础。本文在立铣刀动态温度场数学模型正问题求解的基础上利用粒子群智能算法反求得到了热流密度的级数表达式。再利用ANSYS的瞬态热分析模块,把反求得到的热流密度按照不同的时间段加载到立铣刀实体模型的刀屑接触面上,然后通过ANSYS的APDL二次开发模块编写DO循环加载程序,实现了模仿真实切削过程切入切出的循环过程,分析得到了立铣刀瞬态的温度场仿真分布规律和温度梯度的特性。最后,对立铣刀热冲击特性进行了研究,铣削加工完成后采用日立S-4800扫描电子显微镜(SEM)观察铣刀切削区域的表面形貌和微观组织结构变化。在高速铣削瞬态温度场的ANSYS分析基础上,重新进入前处理把热单元改为相应的结构单元,把分析的温度结果作为载荷施加到结构分析模型上,得到立铣刀的热应力分布。对比SEM图片和仿真结果,得到了集中在刀屑接触区域的热应力导致刀具前刀面磨损和切削刃发生崩刃,集中在刀尖区域的热应变导致刀尖强度降低,最终使刀尖发生磨损失效。

关键词：整体硬质合金立铣刀动态温度场模型导热反问题瞬态温度场仿真热冲击特性