基于创新理论的冲击攻丝系统设计及其分析

摘要

内螺纹加工是机械加工过程中一个十分重要的环节，随着现代加工技术的发展，内螺纹加工成为机加工中十分薄弱的环节。本文研究了传统的内螺纹加工方法及振动攻丝，这些加工方法存在的问题有：难以克服攻丝过程中的动态载荷，导致丝锥折断、阻塞、磨损等，同时加工质量不高。通过研究技术创新的概念、基本原理、类型、创新方法及攻丝的特点，明确了攻丝方法的创新是在技术推动和需求拉动下的双重作用下的创新模式。结合攻丝过程的特点，通过创新思维，运用现代设计及创新机械设计方法，讨论了一种能将动态能量转换为攻丝能量的全新的内螺纹加工思想—冲击攻丝思想。对这种全新的螺纹加工方法进行了研究。冲击攻丝系统由曲柄滑块机构和攻丝单元组成，攻丝单元通过滚珠丝杆传动和齿轮传动将冲锤(滑块)的直线运动转化成丝锥的旋转运动。由于冲击过程能够在短时间里集聚较大的能量传递到丝锥上，所以冲击攻丝系统可以适应攻丝时的动态负载。根据机械设计中各种机械结构的特点，完成了冲击攻丝结构设计研究。结合冲击攻丝的一个工作周期可以分成四个阶段，空行程阶段、缓冲阶段、攻丝阶段、返回阶段的特点，并完成了冲击攻丝装置的运动和力的计算。 本文对创新设计下的冲击攻丝系统作了适当、合理的简化处理，构建了冲击攻丝系统的简化物理模型。在优化设计理论的指导下，建立了适当的目标函数，确定了约束变量，并编制了优化设计程序，在计算机上进行了求解，对冲击系统进行了优化设计，得到了系统的最优解。为了使攻丝单元(攻丝装置)零件的结构更加合理，利用有限元分析理论及ANSYS分析软件对攻丝装置的主要零件进行了简化实体建模，网格划分，受力及约束的定义等。最后通过后处理得到结构的应力应变图，结合实际情况对结果进行了分析，使结构更能符合工作的要求，可靠性更强。 本文的研究结论对于改进和完善冲击攻丝的技术和方法具有理论上的指导作用。通过对系统进行优化和零件结构的有限元分析，得到更合理的系统参数和结构尺寸，对以后实验阶段提供更准确的理论依据。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

1.1研究课题意义及选题背景

1.2丝锥结构

1.3内螺纹的加工方法及发展趋势

1.4本论文研究问题的提出

第二章基于创新设计理论的冲击攻丝原理设计

2.1引言

2.2创新设计理论及方法

2.3冲击攻丝的原理设计

2.4冲击攻丝装置的运动和力计算

2.5小结

第三章基于创新设计理论的攻丝装置结构设计

3.1引言

3.2冲击攻丝功能设计

3.3冲击攻丝装置的创新结构设计

3.4小结

第四章冲击攻丝系统的优化设计

4.1引言

4.2优化设计的理论及方法

4.3冲击攻丝的优化问题的提出

4.4优化方法的选择

4.5小结

第五章冲击攻丝部件的有限元分析

5.1有限元分析的基础理论

5.2冲击攻丝部件有限元分析模型的建立

5.3有限元分析结果

5.4小结

第六章结论与展望

6.1研究工作及成果

6.2不足及展望

致谢

参考文献

附录 优化设计程序