本文選題：大型深型腔模具 + 熱縮刀桿　； 參考：《湘潭大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：刀柄-熱縮刀桿(Shrink-fit Holder-SFH)-刀具式刀具系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾持穩(wěn)定性高、夾緊強(qiáng)度和抗彎剛度高、有較好回轉(zhuǎn)平衡性以及易于接近工件的深型腔等特點(diǎn),現(xiàn)已成為大型深型腔模具精加工的主要方法之一。目前,由于缺乏對(duì)SFH-刀具配合的合理裝夾、刀柄-SFH結(jié)構(gòu)優(yōu)化、及整個(gè)刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)切削振動(dòng)等方面的深入研究,使其在高速銑削中的優(yōu)越性能得不到全面的發(fā)揮。本文針對(duì)目前刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)急待解決的問(wèn)題,著重從SFH與刀具配合的裝夾溫度、SFH結(jié)構(gòu)、刀柄-SFH配合的接觸特性及刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)模態(tài)等方面進(jìn)行研究,并用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了研究過(guò)程中所建有限元模型的準(zhǔn)確性。作為刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)高速銑削加工的前提和基礎(chǔ),首先對(duì)刀具在熱縮刀桿中的裝夾進(jìn)行了建模,并給出了一種確定感應(yīng)加熱過(guò)程中SFH-刀具配合瞬態(tài)過(guò)盈量的新方法。分析了感應(yīng)加熱長(zhǎng)度及SFH-刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)最小熱位移差值的影響,建立了配合公差所對(duì)應(yīng)的基本過(guò)盈量與最小裝夾溫度之間的計(jì)算關(guān)系式,對(duì)刀具在SFH中的裝夾及SFH的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。在SFH結(jié)構(gòu)分析方面,借助非線有限元技術(shù)對(duì)靜態(tài)、徑向力作用下及感應(yīng)加熱情況下不同外徑的SFH與刀具配合的等效應(yīng)力、接觸壓力、熱變形及熱應(yīng)力等力學(xué)特性進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出了SFH外徑的控制方法與流程,對(duì)SFH的合理設(shè)計(jì)及選用具有一定的現(xiàn)實(shí)參考價(jià)值。在刀柄與SFH配合的接觸特性研究方面,分析了螺釘與刀柄支承面及SFH與刀柄配合面的壓力關(guān)系,構(gòu)建了含有螺釘連接件的SFH與刀柄配合的參數(shù)化有限元模型。分析了預(yù)緊力大小及刀柄-SFH結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其接觸應(yīng)力分布的影響,分析結(jié)果可為SFH及刀柄尺寸設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。在刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)切削振動(dòng)分析方面,結(jié)合有限元模態(tài)分析技術(shù)建立了整個(gè)刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)的有限元模型。通過(guò)獲取不同SFH懸伸長(zhǎng)度刀具系統(tǒng)的固有頻率,最終建立了SFH懸伸長(zhǎng)度與切削轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)SFH的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及高速加工中銑削參數(shù)的合理選用具有一定的借鑒作用。
[Abstract]:Shrink-fit Holder-SFHning-tool system with shrink-fit Holder-SFHning-cutter shank has the advantages of simple structure, high clamping stability, high clamping strength and bending stiffness, good balance of rotation and easy access to the deep cavity of workpiece, etc. Now it has become one of the main methods of finishing the large-scale deep-cavity die. At present, due to the lack of deep research on the reasonable clamping of SFH- tool fit, optimization of tool shank -SFH structure, and the cutting vibration of the whole tool system, the superior performance of SFH- cutting tool system in high speed milling can not be fully brought into play. In this paper, aiming at the problems that need to be solved urgently in the tool system of the tool shank -SFH-, the structure of the clamping temperature and the structure of the tool fit with SFH, the contact characteristics of the tool shank -SFH fit and the mode of the tool system of the cutter shank -SFH- are studied in this paper. The accuracy of the finite element model is verified by experiment. As the premise and foundation of high speed milling of the tool system with shank -SFH- cutting tool, firstly, the clamping of the tool in the heat shrink cutter rod is modeled, and a new method to determine the transient interference of SFH- tool in induction heating process is presented. The influence of induction heating length and structural parameters of SFH- tool on the minimum thermal displacement difference is analyzed, and the relationship between the basic interference and the minimum clamping temperature corresponding to the tolerance is established. It is of practical significance for the clamping of cutting tools in SFH and the structural design of SFH. In the aspect of SFH structure analysis, the equivalent stress, contact pressure, thermal deformation and thermal stress of SFH with different external diameters under static, radial force and induction heating are analyzed by means of non-linear finite element technique. On this basis, the control method and flow chart of SFH outer diameter are further given, which has certain practical reference value for the rational design and selection of SFH. In the aspect of the contact characteristics between the shank and the SFH, the pressure relationship between the screw and the support surface of the shank and the fit surface of the SFH and the shank is analyzed, and the parameterized finite element model of the fit between the SFH and the shank containing the screw connector is constructed. The influence of pretightening force and structural parameters of cutter shank on contact stress distribution is analyzed. The results can provide reference data for SFH and tool shank size design. In the aspect of cutting vibration analysis of cutter shank -SFH- tool system, the finite element model of the whole tool system is established by means of finite element modal analysis technique. By obtaining the natural frequency of different SFH hanging elongation cutting tool system, the corresponding relationship between SFH overhanging length and cutting speed is established, which can be used for reference in the structure design of SFH and the reasonable selection of milling parameters in high speed machining.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG502.1

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本文編號(hào)：1889948