基于刀具磨损与振动特性的拼接模具铣削型面精度控制研究

The accuracy of the mold cannot be effectively controlled at present is a typical process difficulties splicing in automobile cover mold processing, and restricts our country automobile modification and upgrading. Study on milling process characteristics and vibration characteristics of tool wear and interaction mechanism is the effective way to solve the difficulty of the mosaic mold processing. This project first analysis tool-workpiece contact splicing region micro zone edge and workpiece interaction force, thermal characteristics, get the milling force mutation on cutting force is investigated and the vibration characteristic, Milling force model is established on the basis of infinitesimal method under the action of impact; Further analysis of hardness mutation effect on the tool wear mechanism and wear influence on machining quality; analysis of the interaction mechanism of tool wear and vibration characteristics of dynamic change of system based on the dynamic experiments, and get the splicing die stable milling boundary conditions; by optimization of structure parameters of tools and cutting edge parameter optimization, combined with the advantages of stable cutting parameter, cutting paths, study on inversion design and implementation of milling parameters - the tool wear and vibration characteristics of mold precision, then solve the problem of machining tool wear too fast due to the cutting force and vibration catastrophe, and the elimination of hardness change area mold clamping precision deficiency. Research results will provide theoretical and technical support for die hard milling technology.

型面精度不能得到有效控制目前为汽车覆盖件拼接模具加工过程中一个典型工艺难点，并制约我国汽车的改型换代。揭示铣削过程中刀具磨损特性和振动特性及影响机制是解决拼接模具加工难点的有效途径。本项目首先揭示拼接区域刀具-工件接触微区刃口与工件相互作用的力、热特性，得到铣削力突变对系统振动特性的影响规律，并建立相应基于微元法的铣削力模型；进而分析硬度突变对刀具磨损机制影响和磨损对加工质量的影响；在铣削动力学实验的基础上揭示刀具磨损变化历程与系统振动特性的相互作用机制，并得到拼接模具稳定铣削的临界条件；通过刀具结构和刃口参数的优化，结合稳定加工时的铣削参数，实现铣削参数-刀具磨损和振动特性-型面精度的反演设计研究，进而解决由于铣削力和振动突变带来刀具磨损过快加工难题，并抑制硬度变化区域出现的模具合模精度不足现象。研究成果将为模具硬态铣削技术提供基础理论和应用指导。

汽车覆盖件拼接模具铣削加工过程中，刀具失效过快和型面精度不能得到有效控制已经成为了一个典型的工艺难题，并在一定程度上制约了汽车模具行业的快速发展。为此，本课题首先采用摩擦磨损实验对模具钢和硬质合金接触面展开摩擦特性研究，探明了切削过程中铣削刀具的磨损特性，采用理论分析和仿真相结合的方法揭示了拼接区域刀具-工件接触微区刃口与工件相互的力、热作用机制，为刀具磨损研究奠定了理论基础。.利用铣削实验研究获取了拼接模具铣削过程动态切削力系数，针对平面和定曲率曲面拼接模具，结合霍普金森压杆试验，通过引入单自由度斜体碰撞模型建立了考虑刀具磨损的拼接模具铣削过程冲击力模型，进而建立了考虑冲击因素下基于微元法的拼接域内铣削力模型。依据此模型构建了拼接模具型面铣削误差预测模型，揭示了铣削参数对模具铣削型面精度的影响规律。研究得到了瞬态冲击力作用下刀具磨损变化历程。借助铣削动力学实验得到了切削条件和刀具磨损对拼接模具铣削力和铣削系统振动特性的影响规律。.建立了考虑冲击和刀具磨损的铣削过程稳定性预测模型，并得到了拼接区域稳定性叶瓣带，分析了拼接过缝冲击力对系统振动特性的作用机制。研究得到了曲面拼接区域内铣削颤振稳定性预报方法，确定了模具铣削稳定与不稳定综合临界条件，揭示了瞬时冲击力对颤振稳定域的起振阈值的影响。得到了凸曲面铣削过程铣削参数对模具表面形貌的影响机制。采用有限元仿真和实验的方法得到了拼接模具铣削过程应力、铣削力和温度的变化规律，并以此为基础对铣削刀具结构和刃口参数进行了优化。.结合上述研究成果，进行了铣削参数-刀具磨损和振动特性-型面精度的反演设计研究，搭建了汽车覆盖件模具拼接区域铣削工艺仿真平台，进而解决了由于铣削力和振动突变带来刀具磨损过快的难题，并抑制了硬度变化区域出现的模具合模精度不足现象。研究结果为拼接模具铣削工艺的优化和切削过程的控制提供了切实的理论指导。