高速加工技术作为二十一世纪应用前景最为广泛的先进加工技术，其在航天航空、军工、船舶制造、汽车等工业应用，极大促进了全球制造业的快速发展，其中应用于高速加工中的机床和刀具的接口技术也越来越受到各国学者的广泛关注和研究。HSK工具系统作为高速加工工具系统的重要组成部分，凭借其优异的加工性能和应用优势，受到各行业的关注，其中热装夹头作为热装工具系统的核心技术之一，由于其对刀具出色的夹持性能，应用范围最为广泛。
本论文结合理论分析、实验分析以及数值模拟的方法对HSK热装夹头的夹持性能及其配合设计进行基础研究，包括夹持理论、应用性能、夹持刚度、承载特性等，研究的主要工作和结论有:
(1)基于弹塑性力学分析热装夹头与刀具配合的简化理论模型，得到了在静态和动态条件下，热装夹头结构尺寸与应力、应变、位移的对应关系;分析了热装夹头的主要失效形式以及对应夹持力失效和夹头材料强度失效的极限过盈量;求解了夹头材料强度失效的极限转速，且结合后续仿真分析表明主转轴速对热装夹头与刀具的配合失效影响主要表现在对夹持力的削弱作用，实际应用中不用考虑转速对夹头材料强度失效的影响。研究工作为热装夹头的初始设计奠定一定的理论基础。
(2)基于热装夹头的夹持性能进行寿命成本实验研究，综合对比分析了热装夹头与其他典型夹头的夹持应用性能;对热装夹头进行铣削稳定性实验研究，通过在时域和频域内对铣削力进行分析，实验结果表明热装夹头较弹簧夹头具有明显的夹持稳定优势，且当较高转速和刀具悬伸长度过长联合作用时，热装夹头的夹持稳定性能下降较为明显。研究工作为热装夹头的实际应用提供一定的参考意义。
(3)通过有限元仿真手段对热装夹头与刀具配合的夹持刚度进行研究，分析了夹头结构尺寸和加工工况对轴向刚度、扭转刚度、径向刚度的影响，并结合实际应用提出极限刚度理论模型，在此基础上得到了合理的配合过盈量和合理的夹持刚度，同时基于夹持刚度和经济效益提出了热装夹头材料的选取原则，并选取合理的夹头材料进行验证。研究工作和方法对延长热装夹头的使用寿命和降低夹头的初始制造成本提供积极的指导意义。
(4)通过有限元仿真方法，对热装夹头与刀具配合的接触特性和承载特性进行研究，结合理论分析揭示了过盈量、有效接触长度、配合直径、加工转速、夹头壁厚等对热装夹头与刀具配合的接触特性和承载能力的影响规律，并对这些参数的选取做出一定的评判，给出了合理的接触条件控制流程。研究工作和方法对热装夹头与刀具配合的优化设计和合理选用加工参数提供一定的理论指导。
摘要： 高速加工技术作为二十一世纪应用前景最为广泛的先进加工技术，其在航天航空、军工、船舶制造、汽车等工业应用，极大促进了全球制造业的快速发展，其中应用于高速加工中的机床和刀具的接口技术也越来越受到各国学者的广泛关注和研究。HSK工具系统作为高速加工工具系统的重要组成部分，凭借其优异的加工性能和应用优势，受到各行业的关注，其中热装夹头作为热装工具系统的核心技术之一，...
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