模具资料——模具花纹的立体造型研究

19910124曼

模具资料——模具花纹的立体造型研究
. z+ N+ M. t0 v2 w5 B3 P) a: ~" d% s& V我国轮胎模具的加工方式已开始向数控化方向发展，逐步摒弃传统手工雕刻修补花纹工艺，改用五轴五联动数控机床雕刻花纹，同时设计模式也由二维设计过渡到三维设计并采用成熟的CAD/CAM软件进行数控编程。本文对轮胎模具基础模的三维设计和数控加工做简单介绍。
! g; c0 w" D( E; P$ h　　1轮胎花纹块的三维造型（1）轮胎胎面模型利用ug软件中的草图（SKETCH）功能建立全相关的参数化型腔基础曲线，并添加尺寸约束及几何约束。使用扫描特征中的REVOLVEDBODY将型腔基础曲线按回转半径和需要的花纹块角度旋转成轮胎胎面模型，结果如图1所示。
  A1 }5 P$ z& Z8 n' ~! ~　　（2）将花纹卷曲到胎顶曲面上根据用户提供的型腔曲线，采用TIREMAP专用模块将图2所示的轮胎花纹平面展开图卷曲到胎顶曲面上，得到花纹在轮胎顶部的三维曲线（花纹曲线为空间曲线）。
　　（3）花纹沟造型轮胎花纹空间曲线是构造花纹三维造型的基础。使用UG三维自由曲面造型中的角度延伸片命令（EXTENSIONSHEET→ANGLED），生成胎顶部位及胎侧部位的花纹形状，其中变角度面采用UG三维自由曲面造型中的扫描（SWEPT）生成，再通过修剪片体（TRIMSHEET）将多余的部分裁掉。通过以上操作得到的花纹沟造型如所示。
8 ^7 P3 I. T* D　　2轮胎模具花纹块数控加工生成加工程序的关键是确定加工类型、设置加工参数、选择合理的刀具及针对不同机床编制不同的后处理程序。具体参数的获得需不断试验、修改及再试验。UG可为不同加工情况提供多种优化的加工类型，实际应用中需结合实际情况并考虑各方面因素，综合采用多种加工方法。本文主要介绍两种与花纹块加工密切相关的铣削加工。
+ z: [) P0 ^% h5 e; T　　（1）往复式曲面铣往复式曲面铣用于加工单独的已裁剪曲面。
　　通过设定刀具半径和余量在曲面上进行刀具偏置，可以指定铣刀轨迹方向，也可以使用系统产生的铣刀轨迹方向，采用单向切削或往复切削。往复式曲面铣的铣刀轨迹是平行的，驱动点在加工曲面上生成。可通过沿切削方向的弦公差（调节步长公差）控制输入点数量，也可通过指定两平行铣刀轨迹间残留的最大高度控制相邻平行铣刀轨迹间的距离，而残留的最大高度主要受刀具和曲面曲率影响。
. a! G+ Y5 m1 f( L- D7 C3 x" C　　（2）可变轴曲面轮廓铣可变轴曲面轮廓铣是数控加工中最复杂的铣削加工控制方法，一般用于加工复杂曲面，以保证加工精度和加工效率。加工时铣刀侧面或端面始终与曲面贴合，因此铣刀轴线位于曲面的切线或法线方向，除需要X，Y和Z轴联动外，还需要同时控制两个旋转轴，形成五轴联动。
+ M- Y+ W; R& q, c. M　　创建可变轴曲面轮廓铣的铣刀轨迹需要两个步骤：第1步，从驱动零件体上产生驱动点；第2步，将驱动点沿投影矢量投影到零件体上。铣刀轨迹输出时有一个内部的运算过程，即将刀具从驱动点沿投影矢量移动，直至接触零件体，通过控制驱动方法、投影矢量和刀具轴，可变轴曲面轮廓铣可以生成复杂零件的铣刀轨迹。驱动方法的根本是从零件体上产生驱动点，对于不同零件，UG的可变轴曲面轮廓铣有7种驱动方法，分别如下。
7 ?, t  S+ X1 V　　①曲线/点（Curve/Point）驱动方法：通过选择曲线和点定义驱动零件体。
  P$ G. s# {8 l  f& D　　②边界（Boundary）驱动方法：使用边界定义驱动零件体。
　　③螺旋（Spiral）驱动方法：通过指定的中心向外做螺旋移动得到驱动点，适合高速铣削加工。
　　④曲面区域（SurfaceArea）驱动方法：在选择的驱动曲面上创建阵列分布的驱动点，适于加工非常复杂的零件。
/ \" [% i; K7 Q) G　　⑤铣刀轨迹（ToolPath）驱动方法：沿着已存在的刀位源文件产生驱动点。
       ⑥径向切削（RadialCut）驱动方法：生成一条垂直于给定边界的驱动铣刀轨迹。
* f) {2 H: Y. Q* S! e　　⑦用户函数（UserFunction）驱动方法：采用用户开发的特殊驱动方式创建铣刀轨迹。
! r8 C, _% F& d- ?　　（3）生成数控（NC）加工程序NC代码生成流程如所示。在UG软件中，选择Application→Manufacturing进入CAM模块，在其中选择操作方式，设置参数后产生刀具路径，然后可输出刀具路径源文件（CutterLoca2tionSourceFile，扩展名为。cls），经后处理后产生NC代码。
　　（4）UG与数控机床通讯UG生成的NC代码可通过网络或软盘传送到与机床相连的计算机，然后以DNC方式用传输软件通过机床的RS232通讯接口传至数控机床，以对零件进行加工。本研制轮胎模具的花纹加工代码采用NUMCOM传输软件在线加工可加工塑料，并得到轮胎花纹基础模。
( V' I% x# p6 Z5 d+ ?# n+ b, M　　3结语采用CAD/CAM技术制造轮胎模具基础模是现代模具业发展的必然趋势，本工作从轮胎花纹的特点出发，综合使用UG软件的功能，完成了轮胎模具基础模的三维造型，定制具有企业特点的加工模板并生成了数控加工代码，从而加工出轮胎花纹块。
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