车铣加工型面联接件的运动学研究

摘要

型面联接是采用非圆异形截面的孔轴配合带替键和花键来传递扭矩的一种联接方式。由于型面联接具有结构简单，装拆方便，传动扭矩大，对中性好，应力集中小，加工成本低等优点，因此广泛应用于工业各部门。目前，国内外型面联接的加工主要采用无尖角车刀和标准车刀的传统车削加工方法。但为了保证配合精度，最后工序一般要在专用磨床上进行磨削加工，由于磨削加工过程砂轮直径大小及零件轮廓半径的时变，难以满足实际加工控制要求。采用高速车铣技术可以使其形状精度、位置精度、表面粗糙度及残余应力等多方面达到使用要求。而且与传统加工方法相比，它可以实现切削的高速化。本文首先对型面联接中最简单的一种—椭圆型面的轴向车铣加工进行数学建模，并对其运动轨迹做出了计算机仿真，分析了不同切削参数对运动轨迹的影响，得到已加工表面的粗糙度随着铣刀齿数和铣刀与工件转速比的增加而减小．然后建立了描述轴向车铣加工等距型面运动的矢量模型。对其运动轨迹进行了计算机仿真，分析了主要切削参数对运动轨迹的影响。结果表明，增大铣刀与工件的转速比可得到较小的表面粗糙度。且逆铣加工易于得到光滑的外轮廓加工表面，而顺铣则更易于得到光滑的内轮廓加工表面。且描述轴向车铣等距型面的数学模型同样适用于任意非等距型面。其次，建立了描述正交车铣加工等距型面运动的矢量模型。对其运动轨迹进行了计算机仿真，分析了主要切削参数对运动轨迹的影响。结果表明，增大铣刀与工件的转速比可得到较小的表面粗糙度，选用较大的偏心量更容易得到光滑的加工表面。且描述正交车铣等距型面的数学模型同样适用于任意非等距型面。最后进行了车铣加工等距型面联接件实验，加工出了等距五边及三边外型面和等距三边型面内型面，证实了采用车铣的方法可以实现等距型面的加工，验证了车铣加工型面联接数学模型及其计算机仿真的正确性。分析结果表明：在正交车铣型面中，在其他切削参数不变的情况下，加工后的型面表面粗糙度与型面廓形曲率成正比，且其表面微观形貌呈线状分布；在轴向车铣型面中，在其他切削参数不变的情况下，加工后的型面表面粗糙度与型面廓形曲率成反比，且其表面微观形貌呈点状分布。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1型面联接的国内外研究现状

1.2.2车铣的国内外研究现状

1.3车铣加工型面联接的特点及优点

1.4本课题的研究内容

1.5本章小结

第二章轴向车铣椭圆型面的运动建模及仿真

2.1数学建模

2.1.1椭圆型面的截面方程

2.1.2轴向车铣椭圆型面运动过程的基本矢量方程

2.2轴向车铣椭圆型面运动曲线仿真

2.2.1软件编制

2.2.2程序设计

2.2.3仿真曲线

2.3本章小结

第三章轴向车铣型面联接件的运动建模及仿真

3.1数学建模

3.1.1等距型面曲线的参数方程

3.1.2轴向车铣等距型面运动过程的基本矢量方程

3.1.3多刃刀具及具有轴向进给轴向车铣等距型面矢量表达式

3.2轴向车铣等距型面的运动曲线仿真

3.2.1程序设计

3.2.2型面曲线的绘制

3.2.3轴向车铣等距型面的运动轨迹

3.2.4轴向车铣非等距型面的运动轨迹

3.3本章小结

第四章正交车铣型面联接的运动建模及仿真

4.1数学建模

4.1.1正交车铣等距型面运动过程基本矢量方程

4.1.2偏心正交车铣等距型面运动过程基本矢量方程

4.1.3多刃刀具及具有轴向进给正交车铣等距型面矢量表达式

4.2正交车铣等距型面的运动曲线仿真

4.2.1程序设计

4.2.2正交车铣等距型面运动轨迹

4.2.3正交车铣非等距型面运动轨迹

4.3本章小结

第5章车铣加工型面联接件实验

5.1实验条件

5.2正交车铣加工型面联接件实验

5.2.1实验方案

5.2.2实验过程

5.2.3实验结果观测与分析

5.3轴向车铣加工型面联接件实验

5.3.1实验方案

5.3.2实验过程

5.3.3实验结果观测与分析

5.4本章小结

结论

参考文献

功读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢