微钻头CAD与仿真系统的开发及基于有限元的结构优化设计

摘要

本文采用现代机械设计方法，在开发了微钻头CAD与仿真系统的基础上，利用有限元方法对钻头进行刚度以及结构强度分析。即首先运用几何学及运动学原理，建立砂轮和螺旋槽的数学模型，结合后刀面刃磨条件得到后刀面的数学模型；在数学模型的基础上利用坐标变换开发了微钻头CAD与仿真系统；利用该系统，求得在给定刀具(砂轮)具体形状的条件下钻头螺旋槽截面形状的数据，结合后刀面刃磨参数，建立钻头的三维实体模型。分别改变钻头结构设计参数，如钻芯厚度与钻头直径之比、钻头螺旋槽长度、钻尖角、横刃斜角以及螺旋角建立多组钻头实体模型，用有限元软件ANSYS模拟钻削过程中的钻头受力情况进行分析，对比各钻头结构参数变化对钻头强度和刚度的影响，找到适用于具体加工对象以及切削条件的最优钻头结构参数，使钻头在切削过程中达到最佳切削效果，从而提高工具寿命和孔的加工质量。

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文摘

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第1章绪论

第2章数学模型

第3章微钻头CAD与仿真系统的开发

第4章CAD仿真系统实例分析

第5章有限元概述以及与计算机的结合应用

第6章钻头的有限元分析

结论及展望

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢