本文關(guān)鍵詞：面向汽車覆蓋件模具銑削工藝過程優(yōu)化研究

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【摘要】：汽車覆蓋件模具是汽車生產(chǎn)制造中最重要的工藝裝備之一,其設(shè)計制造周期約占汽車開發(fā)周期的2/3,極大的制約著汽車的上市時間。汽車覆蓋件模具在其制造過程中,由于模具本身硬度較高,精度要求高,往往采用相對保守的工藝手段完成模具的生產(chǎn),這必然導(dǎo)致加工效率和加工精度的降低。本文旨在針對汽車覆蓋件模具在生產(chǎn)加工中的實際需求,以提高生產(chǎn)加工效率和加工精度為目標(biāo),面向模具銑削工藝過程,采用離線優(yōu)化的手段分別從加工刀具、軌跡規(guī)劃和工藝參數(shù)優(yōu)化三個方面展開研究,具體研究內(nèi)容包括:基于曲面特征的模具曲面區(qū)域劃分研究。在對模具曲面數(shù)學(xué)描述和曲面的幾何特性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)型值點幾何特征的不同對模具曲面進(jìn)行粗分,利用K-means聚類算法和中垂線法實現(xiàn)模具曲面的細(xì)分和邊界提取。為后續(xù)銑削刀具刃形優(yōu)化和曲面銑削刀具軌跡規(guī)劃提供了研究基礎(chǔ)�；诘毒呓Y(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具曲面高效加工。分析了常規(guī)圓角端銑刀在模具曲面粗加工中的弊端,并在此基礎(chǔ)上對圓角端銑刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。定量的分析了新型圓角端銑刀與工件表面殘留高度的幾何關(guān)系,以及刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)對切削效果的影響。分析結(jié)果表明,新型圓角端銑刀的切削效果好于常規(guī)刀具。基于載荷控制的模具曲面加工刀具軌跡規(guī)劃研究。建立了適用于模具曲面銑削加工的銑削力模型,并構(gòu)建了曲面網(wǎng)格下的銑削力圖譜。將曲面加工軌跡規(guī)劃問題歸集于旅行商問題(TSP問題),將銑削力的影響考慮到模具曲面加工軌跡規(guī)劃中,實現(xiàn)了模具曲面加工過程載荷的有效控制。模具拐角特征加工銑削力預(yù)測研究。根據(jù)模具拐角銑削過程中刀具與工件的接觸情況不同,將拐角銑削過程分為五個階段,并建立了適用于不同階段的拐角銑削瞬時切削厚度模型。基于Matlab方法的仿真對比分析結(jié)果表明,改進(jìn)的瞬時切削厚度模型具有更高的精度。利用仿真和實驗的手段對比了銑削力預(yù)測模型的結(jié)果,所建立的拐角銑削銑削力模型能夠很好的預(yù)測拐角銑削過程中的銑削力變化。多約束下的拐角銑削進(jìn)給參數(shù)優(yōu)化研究。基于前述的拐角銑削瞬時切削厚度模型的建立,分別以相對體積、銑削合力和刀尖變形量為控制參數(shù)對拐角銑削進(jìn)給參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。綜合考慮加工效率和加工平穩(wěn)性為目標(biāo),結(jié)合三個控制參數(shù)完成多約束下的拐角銑削進(jìn)給參數(shù)優(yōu)化,并將加床加速度限制考慮到優(yōu)化過程中,以滿足實際生產(chǎn)加工的要求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U466;TG54

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