螺旋槽丝锥参数化设计及优化

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1、分类号：TH164密级：公开UDC：621编号：河北工业大学硕士学位论文螺旋槽丝锥参数化设计及优化·论文作者：史文学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：谷美林职称：副教授资助基金项目：企业合作研究项目：螺旋槽丝锥切削性能研究项目，廊坊恒宇工具制造有限公司，编号：201410。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringPARAMETRICDESIGNANDOPT

2、IMIZATIONOFSPIRALGROOVETAPSbyShiWenSupervisor:Prof.GuMeilinMay2017ThisworksupportedbyEnterprisecooperationresearchproject:Spiralgroovetapscuttingperformanceproject,LangfangHengyuThreadToolsCo,Ltd.No.201410.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内

3、容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关

4、部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要丝锥是一种常用的内螺纹加工刀具，丝锥结构复杂，传统刀具设计方法无法对丝锥强度、应力等方面进行准确分析，在丝锥设计过程中，由于参数繁多，研究人员需要对不同规格丝锥进行重新建模，导致设计效率低，制约了丝锥的研发速度。针对丝锥在设计制造时存在的问题，在对丝锥物理模型和几何结构参数深入研究的基础上，建立了丝锥的数学模型和力学模型，对丝锥的参数化实体建模和几何参数优化进行了研究。首先

5、,论文在螺旋槽丝锥几何结构分析的基础上，参照典型回转类刀具刃线建模方法，建立了丝锥柱面、锥面上等导程螺旋线和退刀槽扫描线数学方程，分析了丝锥端面截形中各线段的几何意义，并对各条线段进行关系约束，建立了端面截形的数学模型。其次，从丝锥数学模型着手，基于微分思想，在研究斜角切削机理的基础上，建立了丝锥切削力预测模型，分析研究了各结构参数变量对丝锥切削性能的影响，提取出了丝锥的重要几何结构参数，对丝锥结构和端面截形进行了优化。然后，以UG三维设计软件为支撑平台，结合UG/Open工具、COM组件和数据库等技术，在对程序进行

6、编译连接之后，开发建立了螺旋槽丝锥的参数化建模系统，提高了刀具研发速度，为后续模拟仿真打下了基础。最终，以丝锥前角、锥角、螺旋角和转速为试验因素，设计了单因素仿真试验和正交组合仿真试验方案，将生成的丝锥三维模型导入有限元软件中，对丝锥进行了模拟切削，得到了扭矩仿真数据，根据仿真结果分析了各参数对丝锥攻丝扭矩的影响，利用非线性回归技术建立了丝锥扭矩的回归方程。以回归方程中最小扭矩为目标，利用遗传算法对丝锥角度参数进行了优化。并对丝锥进行了静态和模态分析，验证了优化后丝锥结构的合理性。结果表明建立的丝锥数学及切削力模型，

7、对研究丝锥切削机理有重要参考价值。提出的丝锥三维参数化建模及结构优化方法，为企业提供了新的技术指导方法，提高了企业生产效率，减少了刀具材料的浪费。关键词：螺旋槽丝锥攻丝扭矩参数化设计有限元分析优化设计I河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTTapsareakindofcommonlyusedinternalthreadprocessingtool,thetapstructureiscomplex,thetraditionaltooldesignmethodcannotaccuratelyanalyzethetaps

8、trength,stressandsoon.Inthetapdesignprocess,duetothelargenumberofparameters,theresearchersneedtore-typethedifferentspecificationstapModeling,resultinginlowdesignefficiency,r