基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化.doc

密级公开分类号TH126.2XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化机械电子工程作者：夏林斌指导教师：曹岩教授申请学位学科：2016年5月10日基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化学科：机械电子工程研究生签字：指导教师签字：摘要在高端高性能刀具行业我国只占了10%左右的市场份额，相对落后的刀具生产能力导致我国高端刀具只能依靠进口。因此，掌握现代刀具制造的先进技术，提高设计中的自动化程度，加快刀具的设计过程，实现刀具设计的集成优化，从而摆脱对刀具进口的依赖，迅速提高刀具制造水平，成了重要的发展方向。铣刀作为一种应用非常广泛的切削加工工具，不仅可以加工平面、沟槽、台阶等，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。立铣刀是铣刀应用较为广泛的一种。由于不同的应用场合需要用到不同种类的立铣刀，再加上立铣刀结构复杂，尺寸多样，给立铣刀的设计优化带来了相当大的难度。目前国内立铣刀的设计优化方式主要为传统的标准化刀具设计方式，以及相对先进的计算机辅助设计方式。两种方式都需要人为不断重复的修改参数，反复分析结果，自动化程度太低，而且缺乏考虑多因素耦合作用对立铣刀性能的影响。针对以上问题，本文对基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化进行研究。本文以整体直柄平头立铣刀为研究对象，根据立铣刀在ANCA五轴联动数控磨床上的磨削加工过程，建立精确描述该过程的数学模型；并利用SolidWorks绘制出准确的立铣刀三维参数化模型；通过Ansys分别对三维模型进行模态和静力的有限元分析；最后通过iSIGHT软件集成三维参数化建模和有限元分析过程，并利用iSIGHT内嵌的优化算法计算出最优化的立铣刀结构。通过基于iSIGHT的立铣刀多学科设计优化的研究，可以实现对立铣刀结构参数的优化，从而提高立铣刀切削性能，实现整个设计优化过程的自动化，缩短立铣刀的研发周期。关键词：整体立铣刀；磨削加工；参数化建模；有限元分析；设计优化；iSIGHTMultidisciplinaryDesignOptimizationofMillingCutterBasedoniSIGHTDiscipline:MachineryandElectronicsEngineeringStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractInhigh-endandhigh-performancetoolindustry,Chinaaccountsforonlyabout10%ofmarketshare.Relativelybackwardproductioncapacityleadstotheimportdependenceofhigh-endtoolsinourcountry.Therefore,masteringadvancedmoderntoolmanufacturingtechnology,improvingthedegreeofautomationindesignprocess,acceleratingtooldesignprocessandachievingintegratedoptimizationoftooldesigncangetridoftoolimportdependenceandrapidlyimprovetoolmanufacturinglevel,whichhasbecomeanimportantdevelopmentdirection.Millingcuttersarewidelyusedincuttingthatcannotonlyprocessplane,groove,stepandsoon,butalsoprocessthread,spline,gearandothershapedsurfaces.Endmillingcutterisakindofwidelyusedmillingcutter.Consideringthatdifferentapplicationsneeddifferenttyp