汽车车身覆盖件拉延模高速数控加工技术的研究与应用

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1、吉林大学工程硕士论文摘要车身覆盖件是指汽车车身的蒙皮件，主要包括:发动机罩外板，翼子板，车门外板，侧围外板，顶盖，行李箱外板或后翻门外板等等。车身扭盖件是利用冷冲模批量生产的。汽车改型换代的明显标志是车身覆盖件发生了变化。汽车工业的飞速发展，促使制造汽车车身的最关键的工艺装备—汽车冷冲模全面采用CADICAEJCAPP/CAM技术和CIM3工程。在汽车彼盖件所有冲压模具中，对拉延模的加工制造精度要求最高，因而制造周期最长，因为拉延是一个冲压件能否满足车身装配要求和车身光顺要求的关键工序，拉延模提供的拉延件又是后续翻边整形、修边冲孔等类模具装配调试的基准件。数控编程和加工对汽车车身覆盖件

2、模具成型精度与生产周期起决定性作用。近10年来，工业发达国家在车身覆盖件模具数控加工过程中向着高速、高精、高效的方向发展。我国汽车模具制造业引进高速数控加工设备及其相关技术始于20世纪90年代中期，由于存在着从编程到加工等诸方面的一系列问题，功效不高是普遍现象，因此，高投入低回报，远未达到引进数控设备与相关技术的预期效果。本课题研究密切联系生产实际，以最具典型意义的车身覆盖件拉延模数控加工为主要研究对象，致力于解决汽车模具高速加工所遇到的瓶颐问题，课题研究成果具有针对性、实用性、新颖性、首创性，具有较高的推广应用价值。本课题研究主要解决了以下问题:一高速数控加工对数控编程的要求吉林大学

3、工程硕士论文高速加工车身覆盖件拉延模对数控编程提出了严格的质量要求。高速加工对加工程序最基本的要求是保证加工过程实现等余量等载荷切削。程序员要根据曲面成形原理和拉延模表面光顺要求，结合数控机床的性能，创造性地编制适合高速加工程序。为此，加工步骤比一般数控加工要更为细化，强调清根程序设置的合理性:划分加工区域时要考虑现场加工方式和加工系统的刚性要求;要精细地效验程序，避免铣头和刀具系统与工件发生干涉;要不断改进编程方法。大余量或落差大的工件数控加工首选等高线编程方法，高速精加工首选3D偏置编程方法。二.加工方式研究所谓加工方式是指多坐标端铣数控加工的刀位点分布形式。除五坐标联动数控加工外

4、，三坐标或四坐标的加工方式，即可以由程序员编程决定，也可以由数控机床操作员在现场加工时选择，但前提是加工程序已作了分块处理。加工方式的基本研究方法是以保证拉延模加工精度要求为前提，通过大量的工艺试验，综合分析评价不同加工方式在加工精度、表面质量、加工效率及加工成本等方面的差异，从而为高速加工过程提供科学合理的加工方案。在高速加工中，比较常见的加工方式有立轴加工、300摆角加工、900换角加工以及任意角度摆角加工和五轴联动多自由度加工。其中，立轴加工适用于曲面形状比较平缓即曲率变化不大的模具型面数控加工，如汽车覆盖件中的发动机罩外板、侧围、顶盖等等:30。摆角加工主要适用于落差大的模具型

5、面数控加工，也可用于曲率变化小的平级曲面数控加工。主要目的在于:前者提高加工精度:后者提高工件表面质量。900摆角加工主要用于模具型面落差较大或立轴J-一~一一一，---~~~一一----一一—};.古林大学工程硕士论文有负角的型面以及模具结构面侧铣数控加工。一般情况下，900摆角加工与立轴加工或300摆角加工综合使用。实现任意角度摆角加工的基本前提是:数控机床附件具备中心摆动式万能铣头，或数控机床为五轴联动机床及其加工中心。五轴联动机床的万能铣头通常可实现B轴与C轴连续、任意角度的摆角加工，从理论上讲，其切削加工刀具的刀轴方向与刀位点法矢方向一致。三.加工刀具选择与切削用盈研究根据高

6、速加工对刀具耐用度和加工系统刚性的要求，选择不同加工对象在高速加工时的适用刀具。根据金属切削原理，特别是泰勒的刀具耐用度公式，结合现场加工技术状态和刀具的标准切削条件拟订适合高速加工要求的切削用量。高速加工并不是选择特别快的线速度，而是选择适合刀具的线速度。根据模具几何形状，找出最小圆角半径和最大型腔深度，选择最适合加工要求的刀具规格。根据工件材料和材质、加工余量选择适宜的刀具种类。高速加工时选用的球头立铣刀刀体悬长L与刀具直径D之比以不超过12为宜。若待加工的工件形状落差较小，粗加工刀具应首选平面仿形铣刀，这种刀具与球头立铣刀相比，加工效率能提高5-10倍。精加工刀具优选可转位刀片球

7、头立铣刀或单刀片球头立铣刀。这两种铣刀刀片强度大，在高进给量时也能保证刀具寿命长，加工安全系数高。同时要求刀具系统定位准确牢固，刀具把持力要大，把持精度要高。必要时要对高速加工刀具与刀具系统进行动平衡试验。四.高速加工切削机理研究通过大量的工艺试验，确认了高速加工过程存在以下切削机理:机理1.在高速切削时，切削热有80%分布在铁屑中，10%在刀片上，二吉林大学工程硕士论文to%在工件上。因此，高速加工时，刀具受热程度要比人们想象:的低得多。机理