圆孔拉刀的参数化设计及有限元分析

【摘要】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。在加工多种内外几何特征表面时，拉削是常用的加工方法。拉削加工时一次性成形加工工艺，因此效率很高，并且加工精度高，因此使用较为广泛；但是拉刀的制造工艺比较复杂，因而成本高。本文针对拉刀结构复杂以及设计周期长的特点，采用现代化的设计手段以缩短设计时间，并提高设计精度，从而提高提高经济效益。本文主要的研究内容有：(1)基于国内外刀具行业的发展形势，分析了拉刀的国内外发展现状。探讨了CAM技术的国内外发展现状和有限元法在模拟切削中的应用。(2)分析圆孔拉刀工作和结构特点，基于拉刀设计原理，通过合理选择拉削方式、计算齿升量、拉削余量、齿距、前角和后角等参数，再通过校核拉刀强度这几个步骤完成了对圆孔拉刀的设计。(3)利用CAD软件建立了圆孔拉刀的三维实体模型，在此基础上，建立了拉刀拉削有限元仿真模型；运用统计学原理并结合软件，对拉刀粗切齿的前角、齿升量和后角进行了优化，为改进拉刀受力情况、合理设计拉刀结构提供理论依据。(4)以UGNX软件为平台，利用VisualBasic6.0技术和UG/OpenGRIP技术进行二次开发，标准化拉刀设计数据库，建立了圆孔拉刀数据库查询计算的图形界面，建立windows下可执行程序和UG的数据通讯联系，通过程序调用UG内部函数的方法,实现了圆孔拉刀的参数化建模和工程图纸的绘制功能。简化了拉刀设计过程中的建模、制图步骤、缩短了圆孔拉刀设计研发时间。本文的研究工作为圆孔拉刀的优化提供了理论依据，并实现了拉刀的参数化设计；也可为其它刀具的设计优化提供参考。
【作者】柳文阳；
【导师】杨军；汤爱民；
【作者基本信息】湖南大学，机械制造及其自动化，2013，硕士
【关键词】圆孔拉刀；参数优化；CAD/CAM；三维有限元仿真；拉削；

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