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高速加工技术作为当今制造业四大先进制造技术之一,是目前最具有使用价值且应用最为广泛的先进加工技术,极大地促进航天航空业、汽车制造业和军工业等重要工业领域的发展。高速刀柄与主轴联接的可靠性直接决定加工精度与零件表面质量、高速机床及工具系统的使用寿命、加工的经济成本与安全性等。如何科学合理地评价高速刀柄/主轴联接的可靠性对充分发挥其优异的加工性能,保证高速加工的安全性具有重要的理论意义和实用价值。本论文通过理论分析和有限元数值模拟等研究方法对高速刀柄/主轴联接的可靠性进行系统地研究。本论文全文共有六章:第一章绪论,第二章高速刀柄/主轴联接特点与可靠性理论基础,第三章高速刀柄/主轴联接可靠性模型,第四章高速刀柄/主轴联接可靠性的数值模拟及可靠性分析,第五章高速刀柄/主轴联接可靠性评价,第六章研究结论与展望。本研究的主要工作和成果为:(1)通过弹塑性力学理论建立HSK刀柄与主轴联接的力学模型,应用可靠性理论中的应力-强度干涉理论分别建立高速刀柄/主轴锥面联接强度可靠性模型、疲劳强度可靠性模型,并通过概率密度函数分析法给出高速刀柄/主轴可靠度计算公式。基于高速刀柄/主轴联接的功能,建立了传递扭矩可靠性模型、端面定位可靠性模型,部分研究成果已应用于精密工具产业技术创新战略联盟标准:主轴-刀柄联接可靠性评价方法(GLB/T0013-2015)。研究工作为提高高速刀柄在初始设计阶段可靠性提供理论依据。(2)基于蒙特卡洛法通过有限元法对高速刀柄/主轴联接可靠性进行数值模拟,对高速刀柄/主轴锥面联接强度可靠性、传递扭矩可靠性、端面定位和疲劳强度可靠性进行分析,并揭示过盈量、夹紧力和转速这三个影响因素之间相互影响规律。研究结果为提高高速刀柄/主轴联接可靠性提供技术支撑。(3)应用模糊数学理论,探讨了建立高速刀柄/主轴联接模糊可靠性模型的必要性,通过半梯形与梯形隶属函数建立高速刀柄/主轴联接模糊可靠性数学模型并给出相关公式。研究方法和结果为更加科学地评价刀柄的可靠性提供新的思路。(4)引入固有可靠度和现场可靠度概念,给出相关公式并通过实例应用计算出不同工况下的高速刀柄/主轴固有可靠度和现场可靠度,并指出现场可靠度低于固有可靠度,这就要求我们在日常生产中使用高速刀柄时要减小外界影响因素。研究结果为科学地指导实际生产加工,提高高速刀柄可靠性提供一定的参考意义。