基于CNC技术的手板模型制作研究

摘要

模型是设计的重要表现，传统模型主要依赖手工制作，材料以易成型的粘土、石膏等为主，精度低、工期长。以CAD/CAM技术为核心的CNC手板模型，可以根据产品要求的材料，直接迅速加工出所要求的手板模型，很多研究工作者把此类加工方法归为快速原形制造。 随着产品技术要求的提高，对手板模型生产企业提出了更高的要求：①手板模型装配关系复杂，精度更高；②喷涂、上金等后续加工对手板模型表面质量要求高；③时间紧，很多企业不计成本的期望立即得到产品手板模型。在激烈的市场竞争中如何快速高效的完成手板模型的生产，是所有手板模型生产企业面临的重大课题。 本文的研究工作主要围绕以下几个方面开展：①根据数控加工和自动编程的要求，科学做好CAD模型的处理，既保持和设计原意的一致，又符合加工要求；②科学合理高效规划刀具路径，优化工艺参数，在给定的加工精度要求下，缩短刀具路径长度，提高数控程序加工效率；③在普通数控机床上运用高速加工的理论，通过对数控程序的优化，提高数控加工程序的实际运行速度，并通过实验对比验证，以提高复杂曲面的加工速度和精度；④从塑料切削加工工艺原理入手，结合手板模型装配和表面后处理的要求，合理选取CNC加工精度与余量，以达到效率和效益的最优。 本文重点研究了手板模型加工精度和加工效率，对三维曲面加工的行距计算提出新的计算处理方法，对加工步长和数控加工系统的适应性进行了理论分析和实验研究，提出在普通数控机床上加快程序运行速度的方法和措施。 最后根据理论研究的成果，制作模型实例，和原方案相比在满足质量要求的前提下，加工时间大大缩短。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章 绪论

1.1引言

1.1.1传统手板模型

1.1.2 CNC手板模型

1.2课题的提出

1.3国内外研究现状

1.3.1 CNC手板模型研究现状

1.3.2基于快速成型工艺的RP手板现状

1.4主要研究内容

1.5本文主要结构

1.6本章小结

第二章 CNC手板模型数控加工编程与优化

2.1数据模型转化和处理

2.1.1数据模型转化

2.1.2曲线的生成和处理

2.1.3加工曲面的补充

2.1.4手板模型的分拆

2.2共同参数设置和优化

2.2.1工件毛坯设置

2.2.2刀具设置

2.2.3刀具补偿

2.2.4进刀/退刀设置

2.2.5高度设置

2.2.6切削用量的选择

2.2.7残料加工

2.2.8后处理

2.2.9文件传输与提高

2.3二维铣削加工

2.3.1外形铣削

2.3.2二维挖槽铣削加工

2.3.3面铣削加工

2.4三维加工

2.4.1平行式加工

2.4.2等高外形加工

2.4.3曲面挖槽粗加工

2.4.4投影式加工

2.4.5交线清角式精加工

2.4.6环绕等距式精加工

2.5本章小结

第三章 CNC手板模型加工精度和效率

3.1曲面加工精度

3.1.1刀具路径拟合误差

3.1.2残留高度

3.2三维加工行距研究

3.2.1不考虑进给量影响的残高理论计算

3.2.2考虑进给量影响的残高理论计算

3.3手板模型的CNC加工效率试验研究

3.3.1试验条件

3.3.2数控程序运行效率研究的现实意义

3.3.3数控加工的插补原理

3.3.4数控机床加/减速分析

3.4数控机床高效运行对策

3.4.1提高程序的插补运算水平

3.4.2引入先行控制技术

3.4.3优化刀具路径

3.4.4开发曲线插补指令

3.5本章小结

第四章 CNC塑料手板模型加工工艺

4.1手板模型材料

4.1.1塑料主要分类

4.1.2塑料特性

4.1.3手板模型制作主要材料分析

4.2塑料切削机理分析

4.2.1塑料切削变形分析

4.2.2塑料切削热分析

4.2.3塑料切削刀具角度

4.3排屑和冷却

4.4手板模型加工装夹

4.4.1厚壁模型加工装夹

4.4.2薄壁模型加工装夹

4.5手板模型的后处理

4.5.1粘接

4.5.2锉削

4.5.3塑料表面处理

4.6本章小结

第五章 CNC手板模型加工实例

5.1原加工方案分析

5.2CAD模型的处理

5.3底座和上盖凹面加工

5.4底座和上盖凸面加工

5.5气嘴加工

5.6加工对比

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录

致谢

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