高速切削技术在轮胎模具花纹块制造上的应用研究

摘要

十多年来随着汽车市场的火爆，轮胎的需求也随着增大，各大轮胎厂商都加大轮胎花纹的复杂性和对轮胎模具的要求来提高竞争力。因此，轮胎模具的制造难度逐渐增大，并且交货期逐渐缩短。针对目前的轮胎模具加工现状，迫切需要一种全新的加工工艺来提高加工质量和减少加工时间，这样才能使得轮胎模具厂商在竞争剧烈的市场中占有更多的主导地位。在国外，轮胎模具的制造普遍采用高速切削技术，这工艺的最大特点是加工周期短和质量好。因此，国内轮胎模具也必须采用高速切削技术来制造轮胎模具。高速切削即是以较快的生产节拍进行加工。一个生产节拍包括零件送进-定位夹紧-刀具快进，刀具工进(在线检测)-刀具快退-工具松开、卸下-质量检测等基本生产环节。高速切削则是指刀具切削刃相对于零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5～10倍(主要体现在刀具快进、工进及快退三个环节上)，它是高速切削系统技术的一个子系统。对于整条生产自动线而言，高速切削技术表征为以较简捷的工艺流程和较短、较快的生产节拍进行生产加工。要实现高速切削，就必须突破传统机械加工的观念，在确保产品质量的前提下，改革原有加工工艺(方式)。这几年高速切削技术得到了快速的发展。高速切削技术可以使得加工效率大大提高，尤为重要的是其加工质量是电火花和精密铸造不能相比。
　　本研究介绍了轮胎花纹块高速切削加工方案的设计。其中主要包括面向高速切削的数控编程基本原则、轮胎花纹块切削加工的刀位轨迹规划、轮胎花纹块五轴联动数控加工的刀轴矢量计算、轮胎花纹块的数控加工仿真、加工坐标系的确定、刀具的选择、以及轮胎花纹块高速切削加工编程的工艺策略。高速切削技术在模具制造中有广泛的应用前景，高速切削机床和数控技术日趋成熟。通过高速切削技术的优势，根据轮胎模具的结构特点，提出花纹块单件高速切削，并非像传统的工艺采用整个花纹圈加工。结合花纹块的特点，巧妙的设计工装夹具和找正花纹块的加工坐标系，通过对花槽的分析，选择好适合加工的加工中心和刀具，建立来整个高速切削工艺过程，通过在企业实际生产，证实来高速切削技术在轮胎模具制造中同样可行。模具CAD/CAM技术是先进制造技术的基础和重要组成部分，正在向着集成化、网络化、智能化的方向发展。论文基于UG的轮胎模具建模及编程,选择Unigraphics(简称UG)软件作为支撑环境，根据客户提供的轮胎设计的二维图样，实现了轮胎模具基模的三维造型和数控加工，并进行了相关问题的分析，满足了生产要求。通过对高速切削轮胎模具的研究和实践，证实了高速切削能缩短轮胎模具加工时间和提高轮胎模具质量。其表面光洁度也非常好，减少了人工修整。因此，高速切削技术对轮胎模具制造具有非常大的意义，提高了加工效率、提高产品质量、降低生产成本、增强市场竞争力。

目录

第一章 绪 论

1.1 本课题研究背景

1.2 本课题研究实际意义

1.3 课题研究概况

第二章 高速切削在轮胎模具上应用的总体方案设计

2.1现有轮胎模具工艺介绍

2.2高速切削的理论基础

2.3高速切削轮胎模具花纹块的方案

2.4 UG的功能和技术特性介绍

2.5刀具的选择和应用

2.6轮胎模具花纹块的高速切削工艺过程

2.7 本章小结

第三章 刀具的选择和应用

3.1 刀具的选择

3.2 刀具的应用

3.3 本章小结

第四章 高速切削轮胎模具工艺过程

4.1 工装的设计

4.2 花纹块的找正

4.3轮胎模具的三维造型

4.4 本章小结

第五章 高速切削技术在轮胎模具花纹块上的应用

5.1 高速切削前的技术准备

5.2 高速切削前的生产准备

5.3 高速切削的生产过程

5.4 最终成品

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢