3d型腔加工中计算机辅助刀具选择系统关键技术的研究及应用

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1、上海交通大学硕士学位论文3D型腔加工中计算机辅助刀具选择系统关键技术的研究及应用姓名：徐和国申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周雄辉200401013D型腔加工中计算机辅助刀具选择系统关键技术的研究及应用摘要计算机辅助刀具选择是CAPP/CAM系统功能之一是加工过程中非常关键的一环因为刀具不仅直接关系到被加工工件的表面质量还涉及到整个加工成本和加工效率在目前的生产实际中刀具的选择主要依靠用户的经验缺乏合理以及合适的选择与评判标准尤其是选择具有自由曲面的复杂几何形状的加工刀具单凭经验就更加难以决定最优化的刀具因此计算机辅助刀具选择技术的研究成为

2、近年来集成化CAPP/CAM系统研究中的重要课题随着模具工业在国民经济中发挥越来越重要的作用面向模具的计算机辅助刀具选择系统也就成为人们重点研究对象之一在模具制造业中型腔加工最为复杂也尤为普遍我国型腔加工方面的计算机辅助刀具选择技术十分落后国内外现有的刀具选择系统大多都是以2D或2.5D型腔为对象具有很大局限性不能满足实际的需求本文结合模具数字化制造项目在分析现有技术研究现状的基础上就三维型腔体加工计算机辅助刀具选择系统中的四个关键技术各加工时段的选刀准则粗加工刀具选择优化模型几何约束的提取步长分析法进行了系统深入的研究1系统分析了各加工时段的选刀准则建

3、立计算机辅助刀具选择系统的理论框架从毛坯到零件一般都要经历粗加工半精加工精加工三个阶段每个阶段侧重点不一样选刀的方法和准则也就不一样本文重点研究了这三个阶段的选刀策略2本文分析了目前大量关于粗加工刀具优化技术的研究文献提出其中的不科学性建立了以加工时间和切削体积为优化目标的优化模型力求选出加工效率最高的组合刀具本文建立的优化模型在实际的计算机辅助刀具选择系统中得到应用并取得很好的优化效果大大提高了产品的生产效率3提取影响刀具选择的最小几何约束是目前刀具选择系统研究中的难点之一本文所研究的系统对象是3D型腔腔体通常含有复杂的自由曲面使提取难度更大因此能否提

4、取到最小几何约束成为计算机辅助刀具选择系统能否实现的技术关键针对此问题本文结合CAD软件以UG为例设计了环的识别算法和平面内外环判别算法按照线环面最小距离的思路很好的解决了最小几何约束的求解问题4由于型腔加工一般采用层切的加工方式因而目前有关选择型腔体加工刀具的研究中大多采用步长分析法本文在分析前人的研究成果基础上提出了一种多步长分析方法弥补了因单一步长选择不当而导致关键切削层遗漏的缺点同时对所有步长下获得的刀具组合进行优化得到加工效率最高的刀具组合I在理论研究与开发工作的基础上本文在UG平台上成功开发了面向3D型腔体的计算机辅助刀具选择系统软件该系统主

5、要功能有粗加工刀具决策半精加工刀具决策精加工刀具决策用户指定零件高度切削层分析查看刀具规范推荐加工参数评估加工时间通过这些功能模块的分析最终生成型腔体加工的详细刀具报表为了测试软件本文使用某公司提供的实体零件模型作实例用CATS系统进行刀具决策并与实际生产中依靠人工选择的刀具组合进行比较结果表明系统的优化效果非常明显提高了加工效率具有良好的可靠性和实用性关键词3D型腔模具CAPP刀具选择优化几何约束系统IIResearchonKeyTechnologiesofComputer-AidedToolSelectionSystemfor3DPocketMach

6、iningandApplicationABSTRACTCATS(abbreviationforComputer-AidedToolSelection)isoneofCAPP&CAMsystemfunctionsandplaysaveryimportantroleinmetalremovalprocesses.Toolisrelatednoonlydirectlytosurfacequalityofpartbutalsotototalproductioncostandefficiency.Inactualproductionpractice,selecti

7、onofcuttingtoolsdependstoomuchontheusers’experienceindeterminingthesizeofcuttingtoolsandlacksalogicalapproachandaconsistentstandard.Further,whenthegeometryoffree-formsurfacevariessignificantly,itisdifficulttoinferanyrulesorequationstodeterminetheoptimumcuttingtools.Therefore,inth

8、epastfewyears,thetechnologiesofCATShaveb