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汽车保险杠凹模加工表面形貌建模及数控加工仿真
| 论文题名： | 汽车保险杠凹模加工表面形貌建模及数控加工仿真 |
| 关键词： | 汽车;保险杠凹模;表面形貌;加工缺陷;数控加工程序 |
| 摘要： | 汽车保险杠凹模有结构尺寸大，竖直方向尺寸落差大;形状复杂，各类曲面、凸台、凹槽多;尺寸精度和表面精度要求高等特点，在制造过程中常采用铣削加工、电火花加工以及人工磨抛相结合的方法。随着高性能机床和先进刀具材料的发展，五轴数控加工在模具制造中的地位不断提高，针对汽车保险杠凹模开展数控加工工艺规划与仿真研究已成为模具行业所面临的重要任务之一。因具有很好的抗疲劳性和易切削性，AISI P20模具钢成为汽车保险杠凹模的首选材料;但在加工过程中易出现表面缺陷，影响模具的疲劳寿命。研究五轴球头铣削P20模具钢的表面形貌和加工缺陷情况，可以为模具精加工提供参数选择依据。 本文基于五轴球头铣削运动方程，建立三维表面形貌模型，结合P20模具钢铣削实验，分析各加工参数对表面形貌的影响，为模具精加工参数选择提供技术支持。采用计算机辅助制造软件NX9.0对汽车保险杠凹模进行数控加工编程及后处理，之后采用软件VERICUT对其进行数控加工仿真。 首先，利用刀具刃线方程和角度变换矩阵，建立包含六个工艺参数（每齿进给量、径向切削深度、轴向切削深度、主轴转速、前倾角和侧偏角）的五轴球头铣削三维表面形貌仿真模型，借助正交实验验证了三维表面形貌仿真模型的有效性，并根据仿真和实验结果研究了表面形貌形成机理。根据扫描电子显微镜观察和能谱分析，研究了五轴球头铣削P20模具钢过程中的加工缺陷形成机理，研究了切屑与加工缺陷之间的关系。 其次，选用高精度重心驱动桥式五轴镗铣加工中心为加工机床，对汽车后保险杠凹模进行工艺分析和数控加工工艺规划。选取了加工所需刀柄、刀具以及切削参数，做出工艺方案;运用CAM软件NX9.0进行数控加工编程，生成完整的刀轨源文件。 最后，开发出基于国产广州数控系统(GSK)的重心驱动桥式五轴镗铣加工中心后处理器，输出加工所需NC程序。建立了基于VERICUT仿真环境的虚拟样机和刀具库，进行数控加工仿真，检查潜在的干涉、超行程和碰撞错误，验证了数控加工程序的正确性。 本研究在汽车保险杠凹模的制造过程中，优化了精加工过程中的参数，编制了完整的工艺方案，制定了合理的数控加工工艺规划方案，利用构建的专用后置处理器将刀轨源文件转换成数控加工程序，通过数控加工仿真软件VERICUT验证了程序的正确性，为汽车保险杠凹模的现场加工提供科学依据和技术支持。 |
| 作者： | 王鹏 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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