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基于iSIGHT的立铣刀多科学设计优化

夏林斌  
【摘要】:在高端高性能刀具行业我国只占了10%左右的市场份额,相对落后的刀具生产能力导致我国高端刀具只能依靠进口。因此,掌握现代刀具制造的先进技术,提高设计中的自动化程度,加快刀具的设计过程,实现刀具设计的集成优化,从而摆脱对刀具进口的依赖,迅速提高刀具制造水平,成了重要的发展方向。铣刀作为一种应用非常广泛的切削加工工具,不仅可以加工平面、沟槽、台阶等,还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。立铣刀是铣刀应用较为广泛的一种。由于不同的应用场合需要用到不同种类的立铣刀,再加上立铣刀结构复杂,尺寸多样,给立铣刀的设计优化带来了相当大的难度。目前国内立铣刀的设计优化方式主要为传统的标准化刀具设计方式,以及相对先进的计算机辅助设计方式。两种方式都需要人为不断重复的修改参数,反复分析结果,自动化程度太低,而且缺乏考虑多因素耦合作用对立铣刀性能的影响。针对以上问题,本文对基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化进行研究。本文以整体直柄平头立铣刀为研究对象,根据立铣刀在ANCA五轴联动数控磨床上的磨削加工过程,建立精确描述该过程的数学模型;并利用SolidWorks绘制出准确的立铣刀三维参数化模型;通过Ansys分别对三维模型进行模态和静力的有限元分析;最后通过iSIGHT软件集成三维参数化建模和有限元分析过程,并利用iSIGHT内嵌的优化算法计算出最优化的立铣刀结构。通过基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化的研究,可以实现对立铣刀结构参数的优化,从而提高立铣刀切削性能,实现整个设计优化过程的自动化,缩短立铣刀的研发周期。


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