复杂模具型腔铣削路径规划与实验研究

摘要

模具制造业作为我国工业发展的重要组成部分，在我国经济发展中的重要性是显而易见的。与此同时，模具制造业的发展主要依赖的是数控加工技术的不断进步。目前，以汽车、航空航天、船舶等为代表的行业为了在市场竞争中获得更大的优势，对模具产品提出了更高的要求，其中最主要的是如何降低模具产品的成本，提高模具制造的效率。
　　模具型腔加工作为模具制造过程中的重要环节，其加工过程相当耗时，也是模具产品数控加工难度最大的一个部分，本文主要的工作是研究不同数控加工刀具路径的生成策略以及对加工参数进行优化，目的是为了提高模具型腔的加工效率。
　　论文首先以单向行切和往复行切刀具路径为研究对象，通过扫描线算法求出扫描线与模具型腔轮廓的交点，连接相关交点，得到行切刀轨中的基本刀具路径线段，为了提高行切加工效率，利用区域分割算法将平面型腔加工区域分割成不同的子加工区域，有效地减少数控加工过程中的刀具抬刀次数。
　　其次，在平面型腔加工区域进行了环切刀具路径的规划，并利用包围盒法对平面型腔加工区域进行了网格划分，建立了偏置线段与网格的一一对应关系，将大规模偏置线段之间的交点问题转化成了在网格内部的局部交点问题，提高了偏置线段之间的交点计算速度。本文利用等距法去除平面型腔轮廓偏置过程中形成的干涉环，首先连续偏置平面型腔轮廓线段，消除局部干涉环，然后利用干涉环去除算法去除全局干涉环，当全局干涉环和局部干涉环都被消除，即可生成无任何干涉环存在的环切刀具路径，最后，对于偏置后的有效环利用三次B样条曲线进行光顺处理，拟合偏置过程中形成的锯齿状路径段。
　　最后针对单向型、往复型、环切型三种常用型腔切削模式，对一个典型模具型腔进行了UG加工仿真和实际加工实验，分别分析了在相同进给速度下不同切削模式以及在同一个切削模式下，不同进给速度对加工时间的影响。论证了切削模式和进给速度在刀具路径规划中的重要性。给出了适用于型腔加工的运动学模型，解释了实际加工时间与UG仿真加工时间的偏差。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文背景及研究意义

1.2 数控加工技术与高速铣削技术

1.3 文献综述

1.4 论文的内容和结构

1.5 小结

2 平面型腔的行切刀具路径

2.1 引言

2.2 多边形的扫描线算法

2.3 平面型腔加工区域的分割算法

2.4 小结

3 2.5D型腔的环切刀具路径

3.1 引言

3.2 走刀行距与偏置线段的计算

3.3 基本几何元素的求交运算

3.4 平面包围盒网格划分

3.5 干涉环的处理

3.6 平面型腔加工区域的环切刀具路径生成算法

3.7 环切刀具路径等距环的光顺处理

3.8 小结

4 不同型腔切削模式加工实验结果的分析与比较

4.1 引言

4.2 加工仿真

4.3 实验与分析

4.4 基于运动学模型的加工时间分析

4.5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢