模具型腔高效數(shù)控加工策略及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、為了適應(yīng)各行各業(yè)對模具產(chǎn)品的高精度、短工期、低成本要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)來加速技術(shù)進步。模具數(shù)控加工作為模具數(shù)字化制造的最重要一環(huán)，是影響模具制造工期長短和質(zhì)量的主要因素。模具型腔作為模具成型的最關(guān)鍵部分，是模具數(shù)控加工中難度最大、最耗時的部分。因此，為了縮短模具制造工期，降低模具成本，如何提高模具型腔的數(shù)控加工效率是一個亟待解決的問題。 該文開展了模具型腔高效數(shù)控加工策略及加工參數(shù)優(yōu)化研究。 主要研究內(nèi)

2、容： 針對模具型腔粗加工的特點，基于粗加工中二維當(dāng)量載荷的概念，采用散亂點最小二乘擬合的方法，構(gòu)建了切削力曲面模型，并利用多項式擬合求得進給速度和有效切削深度的函數(shù)，根據(jù)不同刀位點處的切削條件求得進給速度并反寫到G代碼文件。最后針對端銑刀和球頭銑刀分別引入不同的切深系數(shù)，使切削力曲面模型更具通用性。通過進給速度的優(yōu)化，使得刀具載荷穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，提高了加工效率，這對載荷要求均勻的高速切削加工更具實際意義。 提出一種面向

3、加工特征、考慮刀具壽命的模具型腔粗加工策略。在等距環(huán)切刀具路徑的基礎(chǔ)上，通過切削層關(guān)鍵區(qū)域的提取，將模具型腔粗加工分為鉆孔、擴孔、槽切、側(cè)切和清角五種加工特征的組合。根據(jù)刀具壽命最長的原則確定槽切特征，并給出了加工策略在英國Delcam公司的CAM系統(tǒng)PowerMILL下的實現(xiàn)。 提出一種基于Tool-ZMap數(shù)字化加工幾何模型的模具型腔高效精加工策略。在該策略中，按照優(yōu)先選用圓弧角銑刀和大直徑刀具的雙重原則，基于建立的數(shù)字化加

4、工幾何模型-Tool-ZMap模型，確定刀具序列中每把刀具所對應(yīng)的加工區(qū)域，實際加工中每把刀具只需切除所對應(yīng)的加工區(qū)域，其中淺灘區(qū)域采用掃掠加工方式，陡峭區(qū)域采用等高加工方式。應(yīng)用該策略可以避免加工特征的識別問題，同時克服了高速切削刀具剛性差的缺點，考慮了刀具壽命對表面質(zhì)量的影響，實踐證明加工策略對模具型腔的高效精加工具有很高的實用價值。 在工件ZMap模型的基礎(chǔ)上，采用刀具離散的思想，實現(xiàn)了球頭銑刀加工模具型腔復(fù)雜曲面的表面形

5、貌幾何仿真。利用切屑厚度的解析式計算切屑輪廓，為實現(xiàn)球頭銑刀加工模具型腔復(fù)雜曲面瞬時切削力的預(yù)測和進給速度的優(yōu)化提供了必要的幾何參數(shù)。 以微分幾何作為分析切削過程的工具，建立了考慮雙重效應(yīng)的切削力修正模型，并采用數(shù)值方法求解切削過程中的瞬時切削力。實踐證明，采用雙重效應(yīng)的切削力模型，在生產(chǎn)實用中可以分別假設(shè)剪切效應(yīng)和犁切效應(yīng)的切削力系數(shù)為常數(shù)，從而大大簡化切削力系數(shù)的回歸難度?；谒矔r切削力模型，給出了模具型腔精加工進給速度的優(yōu)