基于曲面分片的自由曲面模具加工技术研究

发布时间：2020-07-05 21:24

【摘要】：产品的外形美观多样化,使得具有复杂曲面的各种产品越来越多,因此对曲面加工的要求也越来越高,这就对自由曲面加工技术提出了更高的要求。数控铣削加工参数的选择和刀具轨迹的合理规划决定着模具自由曲面加工的效率和产品表面的质量。为了有效提高模具加工的效率和质量,本文对模具自由曲面的高效高品质加工的有关理论和实际加工应用进行了研究。分析总结了现有几种曲面造型方法的优缺点,确定了以NURBS曲面描述模具自由曲面并分析了曲面固有的几何参数特性。通过Matlab构造自由曲面并计算了曲面离散型值点的曲率,根据曲面上点的性质将曲面初步划分为凸椭圆面、凹椭圆面、凸抛物面、凹抛物面以及双曲面。采用K-means聚类算法将曲面进行细分,得到几何特性相似的曲面片,并确定了曲面边界,完成了曲面的分区域规划。完成了球头铣刀铣削模具自由曲面的刀具轨迹规划。根据等残留高度法对球头铣刀轨迹规划的走刀步长、加工行距、刀触点和刀位点等进行了计算和分析。选择不同的初始轨迹得到的刀触点不同,为了提高加工效率,使所有刀具路径的平均行距最大,在采用等残留高度法进行轨迹规划时,选择了所有刀触点间歇进给方向法曲率半径均值最大的刀具路径对应的初始轨迹,并通过该初始轨迹进行轨迹规划。通过实例验证了该初始轨迹对应的刀路总长度最小,相应的走刀时间也最短。设计多因素正交试验研究了多轴球头铣削加工参数对淬硬模具钢表面完整性的影响。选择不同的加工参数如主轴转速、每齿进给量、径向切深、前倾角和侧偏角作为影响因素,以表面粗糙度Ra,表面显微硬度HV,表面残余应力作为评价指标,根据试验结果分析了各加工参数对表面完整性的影响规律,得出各参数对表面完整性影响的显著程度,为加工表面完整性预测提供了理论基础,也为实际模具切削参数合理选择提供依据。完成了对自由曲面的分区域刀具轨迹规划仿真以及汽车前地板纵梁前段凸模的UG数控加工编程仿真和试验研究,对比分析了分区域加工与单一刀路下铣削加工的效率和表面质量,研究表明在精加工阶段,分区域加工可在保证加工质量的同时明显提高模具的加工效率。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG76
【图文】：

形刀具轨迹连接方法。逡逑参数线法主要用于加工参数线均匀变化的曲面，刀轨沿曲面算，但是刀轨排列较为密集，致使加工效率偏低，而且对于不迹的不均匀直接影响了表面质量和效率的提高。逡逑２）截面线法逡逑面线法分为ＣＣ路径截面线法和ＣＬ路径截面线法两种，基本距离的平行平面切割工件曲面，使刀具以截面与工件曲面间的加工曲面。陈涛［１５，１６］等以截面法为基础提出三角划分曲面方态获得无干涉刀位轨迹。吴光琳＾采用三角划分方法，根据各与行距得出无干涉刀具轨迹并确定了加工不到的区域位置，刘威［１８】基于截面线法提出了点云模型的等误差刀具轨迹生成确定的点建立以弓高误差为半径的圆取得最小的交集，在此交弓高误差取得的圆相切或相交，满足了加工精度要求。逡逑

ｆｉｌｌ！／’逡逑加工曲面逡逑图１－２截面线法逡逑截面线法可以避免等参数线法出现的刀具轨迹不均匀的问题，但此方法要进逡逑行求交运算，而且截平面的位置会影响刀具轨迹的质量。自由曲面的区域不同使逡逑得残留的高度出现差异，在加工较平缓的曲面时由于最大残留高度允值的约束使逡逑得加工效率较低［１９］。Ｃｈｉｏｕ等［２（）】提出了一种基于工件曲面和刀具几何信息的加逡逑３逡逑

邋Ｖ＝［０邋０邋０邋０．２邋０．５邋０．８邋１邋１邋１］，控制顶点逡逑５］邋［０，５，１５］［０，１０，１２］［０，１５，１６］［０，２０，１４］邋［０，２５，１６］逡逑５］邋［５，５，１２］［５，１０，１１］邋［５，１５，１１］邋［５，２０，１５］邋［５，２５，１８］逡逑１３］邋［１０，５，１１］邋［１０，１０，１５］邋［１０，１５，１５］邋［１０，２０，１８］邋［１０，２５，１７］逡逑１４］邋［１５，５，１３］邋［１５，１０，１３］邋［１５，１５，１４］邋［１５，２０邋１６］邋［１５，２５，１５］逡逑１２］邋［２０，５，１４］邋［２０，１０，１２］邋［２０，１５，１０］邋［２０，２０，１６］邋［２０，２５，１７］］逡逑＇１１１１１１＇逡逑１１１１１１逡逑＝逦１１１１１１逡逑１１１１１１逡逑１１１１１１逡逑ａｔｌａｂ构造的ＮＵＲＢＳ自由曲面如图２－２所示，得到的各离值保存在．ｔｘｔ文档中。逡逑

【参考文献】

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本文编号：2743144