转子槽形拉刀的设计及金属切削过程仿真

摘要

本文针对湖南省湘潭电机集团有限公司开发的一种新型电机转子，研制一种转子槽加工用拉刀，并用有限元方法对所设计的刀具进行计算分析，以检验刀具的性能，之后建立了正交金属切削过程有限元模型，探讨了影响切屑变形的有关参数。 由于转子槽的形状十分特殊，需要采用非常规的设计方法来设计该刀具。用户决定采用拉削方式加工该转子槽，拉刀的结构是刀具设计中的难点。因为转子槽小而窄、拉刀尺寸很大、拉削过程中切削力很大，所以要同时满足容屑槽容屑的要求和拉刀强度的要求是比较困难的。针对这一对矛盾，采用不同的拉削方式设计了三种满足容屑槽容屑要求的拉刀方案。 本文首次将有限元分析引入拉刀设计，利用三维软件UG建立了所设计的三种拉刀方案的实体模型后，导入到有限元软件ANSYS中，对这三种拉刀进行了有限元计算，并根据所绘制的应力等效云图，对比分析后得到强度最好的拉刀方案。 最后，本文对金属切削这一非常复杂过程进行了深入研究。利用大型有限元分析软件ABAQUS/Standard建立正交金属切削过程有限元模型，并对不同切削厚度、刀具前角的切削过程进行了有限元计算分析，探明了切削厚度对表面粗糙度、刀具前角对加工表面残余应力的影响规律。