摘要:汽車造型人員利用計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)(CAS)和逆向工程技術(shù)(RE)生成三維數(shù)學(xué)模型,數(shù)控加工人員根據(jù)數(shù)學(xué)模型,加工出相應(yīng)的油泥模型用于評(píng)價(jià)與修改辐赞。本文通過利用美國TPI公司的TARUS-PCMM數(shù)控銑床對(duì)汽車油泥模型的具體加工操作,將有關(guān)技術(shù)加以總結(jié),對(duì)產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型,刀具的選擇,加工軌跡的生成等方面進(jìn)行討論。

1前言

在現(xiàn)代汽車開發(fā)過程中,造型設(shè)計(jì)人員可以利用計(jì)算機(jī)輔助造型軟件生成三維數(shù)學(xué)模型,或者利用已有實(shí)物通過數(shù)據(jù)掃描,由逆向工程技術(shù)生成數(shù)學(xué)模型加以改造。雖然現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)可以仿真顯示造型效果,但實(shí)際過程中往往要通過真實(shí)的物理模型加以驗(yàn)證和修改患赏。在這一過程中利用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作,可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效的產(chǎn)品開發(fā)過程。

作者所使用的美國TPI公司的TARUS-PCMM數(shù)控銑床,具有數(shù)控加工和三坐標(biāo)測(cè)量功能渡厦。

2數(shù)控加工對(duì)產(chǎn)品三維數(shù)學(xué)模型的要求

三維表面數(shù)學(xué)模型是銑削加工油泥模型的基礎(chǔ),汽車外表面是由復(fù)雜的三維自由曲面組成,且大多為修剪曲面,因此對(duì)產(chǎn)品的三維數(shù)學(xué)模型的要求較高界北。通過利用計(jì)算機(jī)輔助造型和逆向工程軟件生成的汽車外表面數(shù)學(xué)模型,一般應(yīng)滿足以下基本要求:

(1)要合理利用測(cè)量所得到的表面數(shù)據(jù),在誤差范圍內(nèi),應(yīng)該力求反映造型人員的思想。

(2)模型表面要確定的邊界,同一曲面曲率變化要均勻,相鄰曲面的曲率變化要平緩斟彻。

(3)對(duì)整個(gè)汽車車身外表面要合理分塊,曲面間有唯一的公共邊界,曲面的剪裁合理痢玖。

(4)過渡面的調(diào)配自然,使整個(gè)模型符合光順要求。

3刀具軌跡的生成

加工油泥模型,生成高質(zhì)量的數(shù)控加工刀具軌跡是關(guān)鍵的步驟之一粟辛。設(shè)置合理的銑削加工參數(shù),確定適宜的加工方式,是生成數(shù)控加工文件的前提氨案。

在刀具軌跡生成過程中,我們使用過兩種計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)軟件,分別為美國CV公司CADDS5軟件CAM模塊和TPI公司CAM模塊。其中前者CAM模塊功能較強(qiáng),能生成兩軸到五軸的加工程序,但參數(shù)設(shè)置較為復(fù)雜,對(duì)三維表面數(shù)學(xué)模型要求嚴(yán)格,且在機(jī)床的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中存在缺陷芙掖。后者為TPI公司的可移動(dòng)式油泥銑削機(jī)床(PCMM)自帶的CAM模塊,可生成三軸和五軸兩種刀具加工程序,且生成的刀具軌跡經(jīng)檢查無誤后可直接用于加工锻刺。在具體加工過程中,經(jīng)過實(shí)際操作比較后,最后采用了TPI公司CAM模塊來生成刀具軌跡。在生成刀具軌跡過程中主要考慮以下幾個(gè)方面的問題伊镐。

(1)表面的檢查

為保證得到無異常刀位點(diǎn)的銑削加工軌跡,需要檢查汽車外表面的曲面片的邊界是否唯一,曲面間的接合間隙是否小于加工容差,曲面的方向(法向)是否一致等問題懂版。

(2)走刀方式的選擇

由于汽車外表面為自由曲面,相鄰曲面間為過渡面連接,且大多數(shù)曲面都為修剪面,所以不適合采用等參數(shù)法生成刀具軌跡,而采用多曲面等間距連續(xù)加工的方法。

(3)刀具的選擇

利用數(shù)控機(jī)床加工自由曲面選用球頭銑刀躏率。在加工過程中采用了直徑分別為20mm躯畴、10mm、3mm三種尺寸的球刀薇芝。在粗加工和基體加工中為達(dá)到快速去除多余材料的目的,采用了較大直徑的球刀蓬抄；而在精加工中要根據(jù)自由表面的曲率半徑來選擇刀具,具體原則為球刀半徑要小于或等于所加工曲面的最小曲率半徑,只有這樣,加工出來的模型才能真實(shí)反映數(shù)學(xué)模型形狀。另外為使加工面光滑均勻,對(duì)吃刀深度和走刀速度也要合理確定夯到。

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