【摘 要】
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成形车刀作为专用切削刀具,具有生产效率高、加工质量稳定以及使用寿命长的特点,广泛应用于大批量成形零部件的生产加工。设计成形车刀的廓形是整个刀具设计过程的关键,因此
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成形车刀作为专用切削刀具,具有生产效率高、加工质量稳定以及使用寿命长的特点,广泛应用于大批量成形零部件的生产加工。设计成形车刀的廓形是整个刀具设计过程的关键,因此本文采用廓形追踪法以获得精确的车刀刃形。刀具设计优化旨在提高其加工精度,因此本文从成形车刀的设计原理和实际车削过程入手对成形车刀的加工精度进行深入分析研究。本文的主要研究内容有:(1)概述了成形车刀国内外发展状况、成形车刀类型和特点以及车削有限元仿真技术等相关知。(2)介绍了传统成形车刀廓形的设计方法与其缺陷,提出以廓形追踪法设计成形车刀廓形,结合课题,建立了圆体成形车刀的三维CAD模型。分析研究了成形车刀车削力,根据成形车刀刃形特点,提出了以仿真法获取刀具车削力,为之后研究成形车刀切削性能奠定了基础。(3)基于AdvantEge FEM软件,建立了圆体成形车刀车削有限元仿真模型,分析研究车削过程中的切削力、切削温度和切削应力。在三维有限元仿真模型的基础上,以主切削力为优化目标,优化了车刀的前角和后角。以ANSYS workbench为平台对成形车刀进行了模态分析。(4)分析了成形车刀车削时存在的双曲线误差,指出采用廓形追踪法设计的成形车刀在设计原理上无误差,并建立了成形车刀廓形在法平面上的数学模型。考虑刀具实际加工状况,本文分析了成形车刀制造、振动以及稳态变形等因素对刀具加工精度的影响,并进行了圆体成形车刀车削实验。本文提出了将参数化建模、有限元仿真和数值寻优相结合的成形车刀优化方法,这可为其它刀具的设计优化研究提供参考。
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