汽车外覆盖件模具高速切削工艺规划研究4[1][1]

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1、基于UG汽车外覆盖件模具的高速加工汽车外覆盖件模具高速切削工艺规划研究赵建峰，杨征宇（1．南京工程学院，江苏南京211167）(2．先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京210013）摘要：高速切削技术是汽车模具数字化制造的主要支撑技术，而汽车模具高速铣削加工中的工艺规划是保证和提高模具型面加工精度与质量的重要环节，也是实现模具数字化制造的关键技术。在UGCAM软件平台上，结合汽车外覆盖件拉延模的高速加工，对数控编程策略，切削参数优化，刀具轨迹规划等问题进行了研究，并在五轴高速加工中心对研究结果进行了验证。关键词：汽车覆盖件；模具；高速切削；UG1引言高速切

2、削（HighSpeedCutting）技术是一项革命性的技术，合理地处理“切削材料、切削工艺、刀具轨迹规划和加工刀具”四大要素配置，能使产品制造链得到有效地优化。高速切削加工作为一种先进制造技术，上世纪30年代德国KarlSalomon博士提出高速切削理念以来，随数控机床和刀具技术的进步，90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业的铝镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料加工中。高效率、高精度、高柔性和绿色化是机械加工领域的发展趋势。高速切削加工技术必将沿着安全、清洁生产和降低制造成本的方向继续发展，而成为21世纪切削技

3、术的主流[1，2]，其优越性表现在以下几方面：1）材料切除率高，显著提高生产效率。高速切削时的切削速度和进给速度使单位时间内工件材料的切出率提高3-6倍。由于高速切削可直接加工淬硬零件（可达HRC66），节省了传统模具制造中电极加工所占用的大量时间；同时由于加工质量显著提高，大大缩短或消除工具钳工的配研修磨时间。2）加工精度高、表面质量好。高速切削加工精度达到10um到0.1um，加工表面粗糙度较常规加工降低1～2级。3）切削力低、热变形小。随着切削速度提高，切削力降低大致为25～30％以上；高速切削产生的热量少、零件变形小，利于提高加工精度，延长刀具使用寿命。就目

4、前国内外高速切削技术现状和发展趋势而言，高速切削的关键技术可归纳如下：1）高速切削机床。主要包括机床基本结构，高速主轴系统，高速进给机构，CNC控制系统，高速机床换刀系统及温控和实时监控系统等。2）高速切削刀具技术。主要包括高速切削刀具材料研究与开发，高速切削刀具结构，高速切削刀具几何参数，高速切削刀具刀柄系统。3）高速切削工艺。高速切削目前还没有完整的加工信息库供选择，高速切削加工的工艺参数优化是当前的重要工作。多数CAM软件和CNC系统的NC加工编程方式还不能满足高速切削的要求，要设计新的编程方法以适应高速切削过程的功率特性关系和刀位规划要求。UGNX、Mast

5、erCAM等软件已开始添加适合高速切削的编程模块。UG是一个功能强大的CAD/CAM/CAE软件，针对于整个产品开发的全过程，从产品的概念设计直到产品建模、分析和制造过程。该过程与高速切削技术相结合，形成高速切削CAD/CAM/CNC集成系统。UGCAM系统具有较高的编程速度，便于快速编辑、调整程序；具备自动防止过切和刀柄干涉检查的能力；可以优化刀具路径和实现特别的加工策略；具有直接输出样条曲线（NURBS）插补功能，从而快速切削出复杂而极其光滑的曲面。收稿日期：2009-04-22基金项目：江苏省教育厅自然基金项目（07KJD460082）；先进数控技术江苏省高校

6、重点实验室开放基金项目(KXJ07116)；作者简介：赵建峰(1976-)，男，江苏徐州人，南京工程学院实验师，硕士，主要从事数控技术及CAD/CAM应用的研究。本文以UGNX6.0为平台实现汽车外覆盖件拉延模的高速加工。2UGCAM高速加工策略由于在高速加工过程中，切屑的切除是以非常高的速度动态变化的，切削模式和刀具路径的特征将是成功切削处理的关键因素。瞬间停止、尖角、切削方向的逆转和不稳定的刀具移动等各种因素都将直接影响切削的速度和加工质量，因此满足高速加工的两个基本条件是：保持恒定的切削载荷和在整个切削路径上生成柔顺的刀具运动。2.1轻而恒定的切削载荷高速切削

7、中保持恒定的切削载荷非常重要。刀路轨迹必须要光滑，通常采用较小的步距和浅的切削深度（刀具直径的10%左右）；使用圆弧和螺旋式进刀；大量采用等高分层加工代替仿行加工；切除率尽量保持常数[3]。粗加工时，刀具以螺旋或圆弧方式进入工件材料，使进给率和机床转速之比达到最佳。半精加工常采用“剩余材料铣切（IPW）”和“Z向分层螺旋式铣切”二种方法。精加工应避免急剧变化的刀具运动，避免在外形轮廓上直接进刀和退刀。1.刀具要平滑的切入、切出工件。高速加工时，刀具要平滑的切入、切出工件。通过较平缓地增加、减少切削载荷，并保持连续的切削载荷，可以达到保护刀具的目的。在平面的轮廓加