汽车铝合金轮毂模具数控加工仿真优化研究

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1、汽车铝合金轮毂模具数控加工仿真优化研究第1章绪论1.1引言汽车工业是我国国民经济的五大支柱产业之一，世界汽车工业从20世纪90年代后期开始，都面临着更加严格的能源、环保的要求和安全法规。与此同时人们对于汽车产品的要求也越来越多，更多的选择朝着样式多、乘坐舒服并且越来越智能的方向发展，汽车产品的开发成本和销售成本也都需要大幅度增加，这些因素使汽车企业之间的竞争愈演愈烈，同时也加快了汽车产业全球化结构规划和组织调整[1]。面对如此激烈的市场竞争，如何缩短新产品的研制生产周期，成为了各汽车生产企业研究的重点。在这种情况下，数控加工仿真技术作为汽车工业关键制造技术之一，对于提

2、高整个中国汽车行业的竞争力就显得尤为重要。虚拟仿真加工技术就是用CAD/CAM软件在产品的设计阶段进行虚拟产品及虚拟加工的过程[2]。在这个过程中，我们可以在工艺设计和产品结构等多方面对设计的可行性和准确性等进行虚拟验证，这样可以使设计方案的论证周期大大缩短，从而提高生产效率、降低生产成本，大大提高企业在全球市场上的竞争能力[3]。1.2国内外发展现状及趋势汽车铝合金轮毂压铸模具是一种具有代表性并且是一种比较典型的复杂曲面零件。复杂曲线和曲面指的是用传统二次方程不能描述的形状比较复杂的曲线和曲面。流体力学、空气动力学等多个学科都拥有这种曲面的模具设计及制造，曲面加工手

3、段、加工表面质量和加工精度对它性能和参数的影响都很大。传统的汽车铝合金铸造模具生产一般采用先铸造成型再修光的方法，但是随着设计理论的发展，这类零件的工作面复杂，制造难度大，生产工艺复杂，制造成本高，型面精度难以保证，而且轮毂表面光洁度较差，对汽车轮毂动平衡性造成影响，所以汽车铝合金轮毂的压铸模具从产品设计、加工制造以及维修一直是困扰科技工的技术难题。随着计算机辅助设计、辅助制造及数控技术的不断发展，数控机床的价格也大幅度下降，应用也越来越普及，汽车铝合金轮毂模具的数控加工也因此受到了人们的高度重视。数控技术也叫计算机数控技术(puterNumericalControl

4、，简称：C)。它的主要功能是用计算机来实现数字程序控制[4]。具体过程是计算机按照之前存储的控制程序来对设备的控制功能执行操作。通过计算机软件来完成数据输入、运算、逻辑判断、存储等处理[5]。成功的代替了原来用硬件逻辑电路组成的数控装置。该技术已经成为制造业信息化时代中非常重要的元素。.第2章汽车铝合金轮毂模具的建模和数控加工工艺分析2.1汽车铝合金轮毂模具的结构分析和建模轮毂是汽车的关键零件，它既是外观件又是结构件，由于经常要在高速旋转速度的情况下运行，基于安全的原因制造轮毂需要非常高的制造水平。制造质量的好坏直接关系着铝合金轮毂性能优差。为了使铝合金轮毂具有比较理

5、想的动力学和美学特性，设计人员在设计时通常要采用大扭角、变圆角等结构，这样的结构特点对于铣削加工非常困难。因此，在对汽车轮毂模具的设计和制造过程中，充分体现出先进制造技术的应用特征。作为CAM/CAD的重要组成部分，几何模型在产品设计、制造和仿真过程中与模型建模、数控编程、工艺设计和工程分析等方面的处理都有重要的关联，给产品设计、工程仿真及制造都提供了最基本的信息。在几何模型的基础上，VERICUT仿真系统实现了干涉、碰撞、过切、欠切等检测操作。下面介绍一下在汽车铝合金轮毂模具设计过程中关于UGNX软件使用的相关情况：UG(UnigraphicsNX)是Siemens

6、PLMSoftulation(机床仿真模块)可以对机床模型的运动加工过程进行真实模拟，准确地检测机床刀具模型、工装夹具模型和各轴模型。机床超行程和主轴模型间的碰撞干涉等错误，确保机床以及刀具的安全。该软件自带了包含常用机床的机床库，用户可以从库中调用、修改机床，也可以跟车间相应的机床模型方便地建立连接。结论随着工业化进程和计算机技术在全球的高速发展，过去传统的产品制造方法已经远远不能满足日益增长的市场需求，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)已经逐步应用到产品的设计和制造当中。而UG软件CAD/CAM技术和VERIVUT软件的加工仿真技术的发展，对于产品

7、的快速研制起到了关键性的作用。本文利用UG软件的CAD功能建立了汽车铝合金轮毂造型及其模具造型，利用软件的CAM功能完成了汽车轮毂下模的数控加工程序编制，利用虚拟加工仿真软件VERICUT完成了汽车轮毂下模的数控加工全过程仿真。总结全文得出以下成果：1、利用UGNX软件完成了汽车铝合金轮毂及其铸造模具的三维建模；之后以汽车轮毂铸造模具中的下模为例，利用UG软件的CAM功能完成了下模型腔面的各刀具加工轨迹；最后将生成的各刀具加工轨迹通过UG软件后处理模块输出与机床相匹配的数控加工程序，并将此程序输入到虚拟机床中进行仿真加工。2、利用VERICUT软件建