模具型腔高效數控加工策略及參數優(yōu)化研究.pdf

1、為了適應各行各業(yè)對模具產品的高精度、短工期、低成本要求，模具工業(yè)正廣泛應用數字化制造技術來加速技術進步。模具數控加工作為模具數字化制造的最重要一環(huán)，是影響模具制造工期長短和質量的主要因素。模具型腔作為模具成型的最關鍵部分，是模具數控加工中難度最大、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控加工策略及加工參數優(yōu)化研究。 主要研究內

2、容： 針對模具型腔粗加工的特點，基于粗加工中二維當量載荷的概念，采用散亂點最小二乘擬合的方法，構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，根據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，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，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)切刀具路徑的基礎上，通過切削層關鍵區(qū)域的提取，將模具型腔粗加工分為鉆孔、擴孔、槽切、側切和清角五種加工特征的組合。根據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。 提出一種基于Tool-ZMap數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的加工區(qū)域，實際加工中每把刀具只需切除所對應的加工區(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模型的基礎上，采用刀具離散的思想，實現了球頭銑刀加工模具型腔復雜曲面的表面形

5、貌幾何仿真。利用切屑厚度的解析式計算切屑輪廓，為實現球頭銑刀加工模具型腔復雜曲面瞬時切削力的預測和進給速度的優(yōu)化提供了必要的幾何參數。 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的切削力修正模型，并采用數值方法求解切削過程中的瞬時切削力。實踐證明，采用雙重效應的切削力模型，在生產實用中可以分別假設剪切效應和犁切效應的切削力系數為常數，從而大大簡化切削力系數的回歸難度?；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)