汽車覆蓋件模具高速切削加工過程的數(shù)值模擬與關(guān)鍵工藝技術(shù)研究.pdf

1、汽車覆蓋件模具是汽車生產(chǎn)的大型復(fù)雜工藝裝備，高速切削加工可大幅度提高汽車覆蓋件模具的加工效率、加工精度和加工表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。高速切削的工藝技術(shù)是成功進行高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。汽車覆蓋件模具高速切削加工的數(shù)值模擬與關(guān)鍵工藝技術(shù)的研究具有十分重要的理論意義和實用價值。 論文首先通過高溫拉伸試驗和高速壓縮試驗研究了汽車覆蓋件模具常用重要材料鉬鉻合金鑄鐵的靜、動態(tài)力學(xué)性能，得到材料的彈性模量、屈服極限、強度極限以及不同溫度

2、和應(yīng)變率下的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，獲得建立高速切削加工有限元模型所需要的初始數(shù)據(jù)；通過高速切削試驗，獲得了針對模具型面特征采用不同切削參數(shù)時的切削力數(shù)據(jù)，作為有限元模型驗證和完善的指標，為進行高精度的汽車覆蓋件模具高速切削加工過程數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。 為了研究高速切削加工機理，實現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化，建立了汽車覆蓋件模具高速切削加工過程數(shù)值模擬的技術(shù)路線；深入剖析高速切削產(chǎn)生的熱、力及其耦合等復(fù)雜現(xiàn)象，將大變形理論和虛功原理應(yīng)用于高速切削

3、加工過程分析，建立了符合高速切削加工過程的有限元控制方程；研究了高速切削有限元熱力耦合模型所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，利用材料性能試驗數(shù)據(jù)建立了材料本構(gòu)模型，引用切屑斷裂標準，采用DEFORM軟件對鉬鉻合金鑄鐵進行了高速切削加工數(shù)值模擬，模擬結(jié)果中切削力、切屑形狀同理論模型和試驗結(jié)果吻合度較高；以加工效率、刀具壽命、加工表面質(zhì)量為優(yōu)化目標，對高速切削加工工藝參數(shù)進行優(yōu)選分析，獲得了工藝參數(shù)對刀具壽命和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。 汽車覆蓋件模

4、具型面的加工質(zhì)量是模具制造技術(shù)中的關(guān)鍵。在分析比較了高速切削時3軸聯(lián)動數(shù)控加工方式和5軸聯(lián)動數(shù)控加工方式的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，指出了分區(qū)域3+2軸(亦稱定位5軸)數(shù)控加工方式在汽車覆蓋件模具型面高速切削應(yīng)用上的優(yōu)勢。研究了分區(qū)域3+2軸數(shù)控加工方式在汽車覆蓋件模具型面高速切削應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，包括刀軸矢量與加工表面法矢傾角的優(yōu)化，模具型面加工區(qū)域劃分和最佳刀軸方向設(shè)計。開發(fā)了高速數(shù)控加工最佳刀軸方向計算工具，解決了汽車覆蓋件模具型面數(shù)控高速

5、切削加工質(zhì)量難以保證的問題。 建立高速切削數(shù)據(jù)庫是推廣應(yīng)用高速切削技術(shù)的重要手段，基于實例推理是建立高速切削數(shù)據(jù)庫的有效途徑。論文規(guī)劃了基于實例推理的汽車覆蓋件模具高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能，設(shè)計了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，著重研究和解決了高速切削加工中的實例表示、實例相似度及其算法、實例特征權(quán)重及其算法、相似度與權(quán)重的動態(tài)調(diào)整、實例檢索、實例改寫以及實例保存與系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機制等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了集成于UG環(huán)境的基于實例推理的汽車覆蓋件模具高速切削數(shù)

6、據(jù)庫系統(tǒng)。高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用為高硬度的模具型面的快速修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。針對存在局部物理缺陷或疲勞磨損的汽車車身覆蓋件沖壓模具的可重用性，提出了缺陷特征提取和有限元分析耦合技術(shù)方案。以抽取模具點云中諸如缺陷邊界、缺陷原形等特征為基礎(chǔ)，并利用特征誘導(dǎo)技術(shù)恢復(fù)原始模具在缺陷處的基本特征形態(tài)。通過沖壓過程的動態(tài)模擬來矯正基本的特征形態(tài)，修復(fù)模具型面局部缺陷處的CAD模型，最后以數(shù)控高速切削加工技術(shù)為手段，實現(xiàn)汽車覆蓋件模具的快速物理修復(fù)。