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框架零件在医疗器械行业、航天业中,得到了广泛的应用,其外形也越来
越复杂。特别在医疗器械行业中,作为直接对病人进行诊断、治疗的大型医疗
器械,它们的功能形态不仅能够对病人进行准确诊断和有效治疗,还需要满足
病人的舒适度要求。基于这种人性化设计理论,提高框架零件的制造水平,具
有非常重要的意义。
本文主要以高速切削理论、CAM技术、有限元分析理论及现代优化设计理论
为指导,对框架零件的五轴高速铣削CAM工艺进行研究。高速切削产生的热量
小、切削力小及零件变形小,特别适合于轻金属(如铝合金)的制造;五轴加
工解决了复杂外形零件,特别是曲面的加工瓶颈问题,极大地提高加工表面质
量和加工效率;CAM技术能够缩短产品的制造周期,提高产品的质量。因此通过
研究框架零件的五轴高速铣削工艺,能够大幅度地提高框架零件的制造水平。
本文针对框架零件铝合金材料的性能和高速切削的特点,总结出适合框架
零件铝合金材料高速铣削所需要的刀具类型和切削用量的范围,并分析了加工
过程中,引起铝合金材料框架零件变形的原因。文中选用典型框架零件立体定
向系统固定框架为例,分析零件变形的原因和特点,制定初步的数控加工工艺
方案。通过计算机仿真,包括几何仿真和物理仿真,即刀路轨迹仿真和有限元
分析,研究数控加工工艺对零件变形的影响,包括走刀轨迹、进给路线、切削
方法、装夹方式、切削力及切削参数的选用,采取预防和减小零件变形的相关
措施,并对切削参数进行优化,以保证零件的加工质量,实现最小加工成本和最
短加工时间。最后,针对HERMLE C1200U五轴数控铣削中心创建专用后置处理
程序,得到完备的数控加工仿真文件、NC程序和最优车间文件。
最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
关键词:五轴高速铣削,框架零件,CAM,数控加工工艺,切削参数优化,专用后置处理