论文摘要
高速加工技术应用于模具加工，改进了模具的制造工艺，提高了模具的加工效率和质量。国内外学者主要从高速加工的进刀方式、刀具路径、拐角以及残余分析等方面来进行研究，对高速加工中所产生的误差以及误差补偿方面的研究较少。本文主要针对加工误差的特点，研究大型汽车塑料模具高速加工中的误差形成原因，预测误差的大小，并通过离线的方式进行补偿。本课题的研究对提高大型汽车塑料模具的加工质量和加工效率有积极的意义，同时对其它类型模具的加工也能起到指导作用。研究中采用Φ6mm硬质合金涂层球头铣刀加工P20预硬塑料模具钢，主要研究内容包括：1、根据切削理论，研究球头铣刀在精加工时的切削力的预测公式，并通过实验求解切削刃系数和单位切削力系数。2、通过斜面加工的实验，研究高速加工不同切削参数下的切削力和振动的特性。实验表明沿斜面加工顺铣的加工方式优于其它的加工方式，以切削力和振动为优化目标，得出了实验条件下的最优切削参数。3、研究刀具的水平偏移与加工误差的关系，并利用有限元分析法求得刀具偏移量，预测加工误差的大小。4、为提高有限元分析的精度、计算速度，研究了刀具、刀柄装夹后的特性，并通过实验对它们进行简化。5、分析了刀具的路径误差，包括加工残余、刀具偏置的附加误差和直线逼近误差等，得出了曲面加工时加工残余与球头半径、进给步距的关系。6、根据预测误差量采用加工面偏移的方式进行离线补偿，然后生成数控加工程序，实现加工过程的补偿，并通过实例对这一方法进行了验证。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 本课题的研究意义1.2 大型汽车塑料模具加工1.2.1 大型汽车塑料模具的特点1.2.2 大型汽车塑料模具一般加工工艺1.2.3 模具高速加工的特点1.3 模具高速加工的理论研究1.3.1 切削力的研究1.3.2 加工策略的研究1.4 模具高速加工的误差1.4.1 模具高速加工误差形成1.4.2 模具高速加工过程中的误差补偿1.5 大型汽车塑料模具误差补偿的研究方法1.6 本课题的来源及研究内容1.6.1 本课题的来源1.6.2 本课题的研究内容第二章 高速加工大型汽车塑料模具的实验研究2.1 实验条件2.1.1 实验系统2.1.2 实验设备:2.2 实验方案2.2.1 切削力系数求解实验方案2.2.2 刀柄系统的刚度求解实验方案2.2.3 斜面加工的实验方案2.3 切削力系数求解的实验数据的分析2.4 刀柄系统刚度的实验求解分析2.5 斜面加工过程的切削力与振动2.5.1 斜面加工过程中的切削力及影响因素2.5.2 斜面加工过程中的振动及影响因素2.5.3 斜面加工工艺优化本章小结第三章 高速加工自由曲面切削力的预测3.1 球头铣刀的结构及刀具坐标系3.2 工件及工件坐标系3.3 工件坐标系和刀具坐标系的转化3.4 球头铣刀自由曲面铣削时铣削力模型3.4.1 铣削力模型的建立3.4.2 铣削力系数的确定3.5 自由曲面高速加工切削力预测的实验验证3.6 切削力的预测在工艺分析中的应用3.6.1 加工条件的确定3.6.2 切削力预测的目的3.6.3 切削力的预测及预测数据分析本章小结第四章 刀具变形与加工路径引起的加工误差4.1 球头铣刀的加工残余4.1.1 球头铣刀铣削平面时的残余4.1.2 球头铣刀铣削曲面时的残余4.2 刀具变形与加工误差的关系4.3 刀具径向偏移的确定4.3.1 ANSYS分析刀具径向偏移的过程4.3.2 刀具系统几何模型的简化4.3.3 刀具系统的网格划分4.3.4 ANSYS求解刀具的径向偏移4.4 加工过程中加工误差的预测本章小结第五章 大型汽车塑料模具高速加工的误差补偿5.1 大型汽车塑料模具误差补偿的步骤5.1.1 零件的几何特性分析5.1.2 加工参数的确定5.1.3 刀具系统5.1.4 高速铣削力的预测5.1.5 刀具变形和加工误差的预测5.1.6 加工表面的偏置和数控编程5.2 大型汽车塑料模具误差补偿的实例5.2.1 加工面特性分析5.2.2 机床、刀具、加工材料的选择5.2.3 加工参数选择5.2.4 切削力预测5.2.5 加工误差预测5.2.6 加工表面偏置5.2.7 数控程序编制5.2.8 误差补偿检测与分析本章小结第六章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献附录1:振动及幅值谱附录2:DWS型超精密振动-位移测量仪圆柱面测量时的修正系数附录3:切削力系数计算的matlab程序附录4:切削力预测的matlab程序附录5:局部表面加工的数控程序致谢攻读硕士学位期间发表的论文
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