复杂曲面模具加工系统综合刚度场建模及分析

《复杂曲面模具加工系统综合刚度场建模及分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、复杂曲面模具加工系统综合刚度场建模及分析复杂曲妞模具加工系统综合刚度场建模与分析*摘要：在加工汽车外覆盖件模具复杂曲面时，机床整体刚度、刀具位姿变化、工件的刚度分布等都会影响加工系统，进而影响加工表面的质量。木文以四轴数控加工中心为例，依据多体小变形理论，通过点传递矩阵、雅克比矩阵等完成了系统综合刚度场建模，并引入了三维空间力椭球。针对模具表面需要分析的关键点，在刀具不同的空间姿态下，建立加工系统的综合刚度场，通过力椭球分析机床横梁、刀具位姿、刀具、刀具主轴结合部、模具等对系统刚度性能的影响，分析了模具表面刚度特性的分布规律。最后通过实验证明，该理论模型可以有效优化复杂型面模

2、具加工工艺。关键词：模具；曲血；数控加工；力椭球；刚度场中图分类号：TG506TH113Themodelingandanalysisaboutcomprehensivestiffnessfieldofcomplexcurvedsurfacemouldprocessingsystem(SchoolofMechanicalEngineering,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080)Abstract：Whenproducingthemoldcomplexcurvedsurfaceofthecars’outercov

3、eringparts,wholemachinetoolrigidity,cuttingtoolpositionchangeanddistributionofworkpiecerigiditywillinfluencethemachiningsysterms,andtheninfluencethequalityoftheworkpiecesurface.Inthispaper,Takingafour-axismachiningcentersasexample,basedonmulti-bodytheoryofsmalldeformation,wecompletedthesyst

4、emcomprehensiverigiditymodelingandintroducedthethreedimensionalspaceforceellipsoidthroughthepointoftransfermatrixandtheJacobianmatrix.Forthekeypointsweneedanalysisinthemoldsurface,underthedifferentspacepostureintools,wesetupthecomprehensiverigidityfieldofmachiningsystem.Throughtheforceellip

5、soidweanalysisthemachinetoolbeams,thecuttingtoolposture,thecuttingtool,thecombinationspartsofcuttingtoolspindleandthemoldandtheirinfluenceofsystemrigidityproperties.Besides,weanalysisuniquedistributionregularitiesofthemoldsurfacerigidity.Intheend,throughtheexperimentsweprovethatthetheoretic

6、almodelcaneffectivelyoptimizethecomplexsurfacemoldprocessingtechnology.Keywords：Mould;Complexcurvedsurface;NCmachining;Forceellipsoid;Stiffnessfield0前言汽车外覆盖件模具型腔的自由型面上存在大量沟槽、转角、凸起、凹陷等结构，汽车外覆盖件模具典型的型证特征如图1所示。多轴数控加工作为获取高精度复杂曲面的重要基础技术之一而广泛地应用到汽车模具等复杂零件的制造屮。多轴加工系统相对与传统的三轴加工系统而言，它具有更大的灵活性，以便加工复杂

7、曲面，但却对刀具空间位姿的求解问题带来难度，刀具位姿的变化会影响到整个加工系统的综合刚度性能的变化，运动轴也主要依靠关节来实现平动和转动，关节、刀具-刀国家自然科学基金重点资助项冃(51235003)。2015****收到初稿，2015****收到修改稿柄结合妞、刀柄-主轴结合等这些部分相对于其它结构而言，其刚度较为薄弱，在大型模具加工时会产生一定量的变形，而这些变形往往会对刀位点的位移产生较大的影响，从而为加工带来误差［1-3】等。由于加工系统的综合刚度性能变化会对加工复杂表面的质量产生较大的影响［4