汽車制造業(yè)飛速發(fā)展使得汽車普及到大眾人群中,同時(shí)人們對(duì)汽車外觀的要求也越來越高。汽車制造企業(yè)每年都會(huì)推出大量以美化外觀為目的的新車型,在應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)裝備模具復(fù)雜表面凸曲面、凹曲面、多硬度拼接、溝槽、拐角時(shí)保證表面質(zhì)量面臨更大挑戰(zhàn)。凸曲面多硬度拼接面是汽車覆蓋件典型型面,在加工過程中由于材料硬度高、多硬度拼接等表面特征導(dǎo)致在拼接過縫處刀具載荷極不穩(wěn)定刀具極易磨損,過縫處銑削力的突變對(duì)已加工表面質(zhì)量造成影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用有限元軟件來模擬切削加工成為了一種重要的輔助方法。首先,針對(duì)球頭銑刀銑削凸曲面建立刀具位姿系統(tǒng),闡述了刀-工接觸關(guān)系和切削層參數(shù)的特點(diǎn),以及凸曲面曲率和前傾角對(duì)銑削過程中銑削力的影響機(jī)理,分析結(jié)果為凸曲面多硬度拼接銑削過程中銑削力的分析提供理論基礎(chǔ)。使用仿真手段初步模擬了前傾角和曲率對(duì)銑削過程銑削力的影響。然后,本文基于大型有限元仿真軟件ABAQUS/CAE 6.14,通過準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)、霍普金森壓桿試驗(yàn)擬合出的本構(gòu)參數(shù)輸入軟件,結(jié)合有限元仿真關(guān)鍵技術(shù)建立了凸曲面多硬度拼接銑削過程三維有限元模型。在刀具復(fù)雜軌跡設(shè)置中,提出以幅值曲線來定義三維自由曲線軌跡。球頭銑刀切削刃的網(wǎng)格局部細(xì)化、合適的迭代分析算法都是保證銑削過程模擬計(jì)算收斂的充分條件。對(duì)模型后處理,得到了凸曲面拼接模具銑削過程的應(yīng)力場(chǎng)分布,并對(duì)上坡下坡拼接過縫處切削熱的溫度三維場(chǎng)進(jìn)行分析。最后,在不同銑削參數(shù)下對(duì)凸曲面不同硬度拼接過縫處的銑削力突變影響進(jìn)行仿真模擬。最后,在立式四軸加工中心上開展銑削實(shí)驗(yàn),并用瑞士KISTLER(奇石樂)旋轉(zhuǎn)測(cè)力儀來測(cè)量銑削力。銑削實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了不同參數(shù)下拼接過縫處銑削力突變值的測(cè)量,并對(duì)一個(gè)走刀路徑下三個(gè)方向銑削力突變值進(jìn)行分析。將仿真值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,分析誤差產(chǎn)生的原因。研究結(jié)果為凸曲面多硬度拼接銑削過程仿真模型建立提供基礎(chǔ),并為后續(xù)銑削參數(shù)的優(yōu)化及刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論支持。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG54
【部分圖文】：

第 1 章 緒論題研究背景與意義來，我國(guó)汽車制造大國(guó)地位一直保持領(lǐng)先，在 2016 年產(chǎn)銷量輛。目前汽車行業(yè)正面臨改型換代，其中以汽車模具為裝備基變是一個(gè)重要指標(biāo)，汽車覆蓋件模具如圖 1-1 所示，由此對(duì)大的需求[1]。根據(jù) 2015 年《汽車模具行業(yè)產(chǎn)銷需求分析報(bào)告國(guó)在國(guó)際上的模具市場(chǎng)總額達(dá)到 800 億元，預(yù)測(cè)到 2021 年中破 3500 萬輛臺(tái)達(dá)到一個(gè)新高點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于汽車模具的需求量

圖 1-2 典型的汽車覆蓋件 圖 1-3 模具加工現(xiàn)場(chǎng)Fig.1-2 Typical automobile panel Fig.1-3 Die processing site復(fù)雜曲面、高硬度材料、多硬度拼接是汽車覆蓋件模具上常見的型面特征，常見的典型復(fù)雜模具圖，如圖 1-4 和圖 1-5 所示。在加工過程中，工件曲率不斷變化、材料硬度過高、多硬度拼接導(dǎo)致刀具載荷極不穩(wěn)定。從而使加工模具型面產(chǎn)生質(zhì)量誤差，刀具提前磨損、崩刃等問題。為了更精確的控制復(fù)雜型面精度以及延長(zhǎng)刀具使用壽命，現(xiàn)對(duì)典型模具型面凸曲面拼接模具銑削過程進(jìn)行研究。圖 1-4 典型帶鑲塊的拼接模具 圖 1-5 模具拼接縫（局部）

圖 1-2 典型的汽車覆蓋件 圖 1-3 模具加工現(xiàn)場(chǎng)Fig.1-2 Typical automobile panel Fig.1-3 Die processing site復(fù)雜曲面、高硬度材料、多硬度拼接是汽車覆蓋件模具上常見的型面特征，常見的典型復(fù)雜模具圖，如圖 1-4 和圖 1-5 所示。在加工過程中，工件曲率不斷變化、材料硬度過高、多硬度拼接導(dǎo)致刀具載荷極不穩(wěn)定。從而使加工模具型面產(chǎn)生質(zhì)量誤差，刀具提前磨損、崩刃等問題。為了更精確的控制復(fù)雜型面精度以及延長(zhǎng)刀具使用壽命，現(xiàn)對(duì)典型模具型面凸曲面拼接模具銑削過程進(jìn)行研究。圖 1-4 典型帶鑲塊的拼接模具 圖 1-5 模具拼接縫（局部）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829169