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螺杆可转位成形盘铣刀设计

作　者: 黄浩
导　师: 王德伦
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 螺杆 可转位 成形铣刀 拟合算法 有限元
分类号: TG714
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 200次
引　用: 5次
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内容摘要


螺杆式制冷压缩机的关键零件是一对互相啮合的阴阳转子。目前，螺杆压缩机行业普遍采用指状铣刀对阴阳转子的螺旋槽进行粗加工，生产效率低，刀具消耗量大。而采用可转位成形盘铣刀作为粗铣螺杆齿面的专用刀具，则可以极大的提高螺杆的加工效率，是螺杆刀具的发展方向。本文以大连冰山集团螺杆加工车间的LG16转子为对象，根据其端面型线特点，对其专用的可转位成形盘铣刀的设计方法进行了初步的研究。首先，对可转位刀具的结构特点、加工经济效益进行了分析。然后，在研究了圆柱螺旋曲面的形成以及螺旋槽成形刀具设计理论的基础上，建立了由工件端面型线计算刀具轴面廓形的数学模型。并根据LG16螺杆转子的端面型线数据，使用MATLAB软件编制了廓形求解程序，计算出成形铣刀的轴面廓形，并绘制了廓形曲线。其次，根据可转位刀片的种类特点，结合铣刀的轴面廓形，从山特维克公司选购了标准的可转位刀片。进而提出一种基于分段拟合的参数控制的廓形拟合算法，编制分段拟合程序，用标准刀片去拟合铣刀的理论廓形，同时实现了对拟合误差的控制，保证了拟合廓形的精度。再次，在廓形拟合的基础上，建立了刀体的几何模型，通过坐标变换的方法，确定了刀槽在刀体中的空间位置。并结合容屑槽、螺钉孔的结构特点，完成了可转位成形铣刀的设计。最后，借助UG软件实现刀体的三维建模，通过零件的装配模型，检验了刀体各零件的设计合理性和干涉情况。使用ANSYS软件分别对可转位刀片和刀体进行了有限元分析，模拟刀片和刀体所受的载荷，校核了材料的强度。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景与意义  8-9
  1.2 国内外金属切削刀具的技术现状及发展趋势  9-11
    1.2.1 刀具材料的现状及发展趋势  9-10
    1.2.2 刀具结构的现状及发展趋势  10-11
  1.3 国内外可转位刀具的发展现状及趋势  11-13
    1.3.1 国外可转位刀具发展概况及趋势  11-12
    1.3.2 国内可转位刀具发展概况及趋势  12-13
  1.4 课题来源及本文主要工作  13-15
    1.4.1 课题来源  13
    1.4.2 本文主要工作  13-15
2 可转位刀具概述及其经济性分析  15-21
  2.1 可转位刀具的结构特点  15-17
  2.2 可转位刀具的加工经济性分析  17-21
3 螺旋曲面的几何特性和成形铣削原理  21-31
  3.1 螺旋曲面的几何特性  21-22
    3.1.1 螺旋曲面的形成  21
    3.1.2 螺旋曲面方程的一般形式  21-22
  3.2 螺旋曲面的法向矢量  22-25
    3.2.1 任意曲面的法向矢量  22-23
    3.2.2 螺旋曲面的法向矢量  23-25
  3.3 成形铣削的基本原理  25-31
    3.3.1 相对运动速度  25-27
    3.3.2 造型条件  27-28
    3.3.3 接触线方程  28-31
4 铣刀的廓形设计及分段拟合  31-46
  4.1 铣刀的轴面廓形求解  31-37
    4.1.1 廓形求解方法  31-33
    4.1.2 螺杆转子铣刀廓形求解  33-37
  4.2 铣刀的廓形拟合  37-46
    4.2.1 刀片的选型及安装角度  38-39
    4.2.2 拟合平面及数据点转换  39-42
    4.2.3 分段拟合算法  42-43
    4.2.4 廓形的分段拟合  43-46
5 可转位铣刀的结构设计  46-56
  5.1 铣刀的刀体设计  46-47
  5.2 铣刀的刀槽结构设计  47-52
    5.2.1 刀片槽设计  47-51
    5.2.2 容屑槽和螺钉孔设计  51-52
  5.3 铣刀配件的购置  52-53
  5.4 三维模型的建立  53-56
6 铣刀的有限元分析  56-65
  6.1 ANSYS软件概述  56-57
  6.2 刀片的有限元分析  57-60
    6.2.1 建立有限元模型及施加载荷  57-59
    6.2.2 求解处理及材料强度校核  59-60
  6.3 刀体的有限元分析  60-65
    6.3.1 建立有限元模型及施加载荷  60-63
    6.3.2 求解处理及材料强度校核  63-65
结论  65-66
参考文献  66-68
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  68-69
致谢  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 刀具、磨料、磨具、夹具、模具和手工具 > 刀具 > 铣刀
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