梯形蓋塑料注塑模具設(shè)計【一模一腔】【側(cè)抽芯】【說明書+CAD+三維】,一模一腔,側(cè)抽芯,說明書+CAD+三維,梯形蓋塑料注塑模具設(shè)計【一模一腔】【側(cè)抽芯】【說明書+CAD+三維】,梯形,塑料,注塑,模具設(shè)計,說明書,CAD,三維 5軸數(shù)銑中心下注塑模具自動拋光過程 材料加工技術(shù)雜志 Xavier Pessoles, Christophe Tournier* LURPA, ENS Cachan, 61 av du pdt Wilson, 94230 Cachan, France christophe.tournier@lurpa.ens-cachan.fr, Tel : 33 147 402 996, Fax : 33 147 402 211 【摘要】 注塑模具的制造過程包括拋光作業(yè)時關(guān)鍵的表面粗糙度或鏡面效果必須出示透明部分。這拋光進(jìn)行手動操作主要是通過技術(shù)工人進(jìn)行分步完成。在本文中，我們提出一個5軸銑削自動拋光技術(shù)中心，以加工生產(chǎn)使用相同的手段和拋光方式來降低成本。我們開發(fā)的特殊算法來計算5軸刀具位置上自由形式的溶洞，為了模仿工人的技能。這是基于兩填充曲線和擺線曲線。拋光力是基于一個力傳感器的校正設(shè)置來保證被動刀具本身的位移與力量。刀具的精密運(yùn)動有助于避免在5軸數(shù)控中心下對刀具的運(yùn)動誤差的影響。在表面的條款效力的方法粗糙度的質(zhì)量和執(zhí)行簡單的是通過5軸數(shù)控加工過程實驗證明的。 【關(guān)鍵詞】 自動拋光，5軸銑削中心，鏡面效果，表面粗糙度，希爾伯特曲線，擺線曲線幾何參數(shù) CE (XE, YE, ZE)刀具起始點 (u, v) 參數(shù)空間坐標(biāo)的擺線參數(shù)曲線 s 橫坐標(biāo)曲線 C(s) 導(dǎo)數(shù)參數(shù)方程 P(s) 軌跡參數(shù)方程 n (s) 法向量 p 步軌跡 Dtr 軌跡直徑 A 軌跡線的幅度 Step 循環(huán)加強(qiáng)軌跡 技術(shù)參數(shù) D 刀具半徑 Deff 拋光刀具有效直徑 E 磨帶振幅 e 刀具偏差值 θ 刀軸傾斜角 u (i, j, k) 刀具坐標(biāo)系 f 導(dǎo)線切矢量 Cc 擺切線 加工參數(shù) N 主軸轉(zhuǎn)速 Vc 切速度 Vf 進(jìn)給速度 fz 進(jìn)給量 ap 切削厚度 at 加工點 T 運(yùn)轉(zhuǎn)時間 表面粗糙度參數(shù) Ra 表面算術(shù)平均差(2D) Sa 表面高度平均差(3D) Sq 表面均方根差 Ssk 偏態(tài)分布幅值 Sku 偏態(tài)分布峰值 1簡介 在高速加工（HSM）的發(fā)展極大地改變了注塑模具和模具制造商。特別是高速加工已使人們有可能以減少更換電火花加工模具制造周期 在許多情況下。盡管在這些演變，HSM是不能使消除拋光從操作的過程。在本文中，我們處理的表面與實現(xiàn)高質(zhì)量的表面處理及鏡面效果的行為。這就意味著，部分必須絕對光滑，無條紋反射。這樣的質(zhì)量，例如在必要的塑料注射，以獲得完全光滑或模具腔的COM -pletely透明的塑料零件。從經(jīng)濟(jì)角度來看，是一個漫長和拋光煩人的過程，需要很多經(jīng)驗。因為這個過程是昂貴的價格上和模具停機(jī)，自動拋光已經(jīng)研制成功。我們的目標(biāo)是使用相同的生產(chǎn)加工手段，拋光，從而降低成本。該文件的目的，因此，建議在5軸的自動拋光方法機(jī)床。文學(xué)提供各種自動拋光實驗。通常，拋光進(jìn)行一人形機(jī)器人，[1]。擬人機(jī)器人是用于兩個主要的原因。 第一，他們的軸數(shù)，使他們有一個容易進(jìn)入的任何地區(qū) 復(fù)雜的表格。 第二，它可以附加的工具種類繁多，尤其是主軸配有拋光力控制機(jī)制。自動拋光研究也已進(jìn)行了3個或5軸數(shù)控銑床特別設(shè)計的工具 管理拋光力[2]以及對并聯(lián)機(jī)器人[3]。事實上，拋光力是一個過程的關(guān)鍵參數(shù)。磨損率折痕拋光時的壓力增大[4]。但正如上文[3]聯(lián)系壓力取決于拋光力，也對部分的幾何變化。一個適當(dāng)?shù)膾伖饬Υ龠M(jìn)了尖頭和條紋去除左側(cè)部分 粉碎過程中或上拋光作業(yè)。不過，要接觸應(yīng)力盡可能避免過度拋光和尊重的偏差公差不變。因此，許多作者都選擇了發(fā)展使磨料系統(tǒng)動態(tài)管理，常駐代表團(tuán)將拋光力量。 [5]永田等。使用下面的力量阻抗模型控制，調(diào)整局部與接觸力的打磨工具。 [6]，櫚等基地。已經(jīng)開發(fā)出一種被動的工具，使用一個氣缸提供履約和 表面之間的接觸壓力恒定的部分。被動機(jī)制亦使用[7]。接觸力，給出了一個彈簧的壓縮力。為了進(jìn)行自動拋光，重要的是要使用適合的工具軌跡。根據(jù)文獻(xiàn)[8]，拋光路徑應(yīng)多向，而不是默notonic，以均勻的覆蓋面和模具生產(chǎn)較少起伏錯誤。此外，多向拋光路徑是接近了什么是手動。如果我們觀察手動拋光機(jī)，我們可以看到，他們回去表面地區(qū)雅高丁各種形態(tài)，如擺線拋光路徑（或擺線編織路徑[8]（圖1）。因此，它可能是有利可圖的遵循這樣一個過程，以便獲得所需的零件質(zhì)量。比如，有的論文使用類似分形軌跡的皮亞諾分型曲線，它是一個空間填充曲線的例子沿并行機(jī)[10]。 這種文獻(xiàn)的簡要回顧表明，沒有采用5大難題軸與被動機(jī)自動拋光工具。本文旨在展示自動拋光的可行性用5軸機(jī)床，并提出一些拋光戰(zhàn)略。在第一部分中，我們揭露自動拋光可以使用5軸高速加工中心。特別是，我們目前的被動和靈活的工具的特點使用。一個具體的注意支付給施加位移之間的相關(guān)性由此產(chǎn)生的工具和拋光力量。一旦可行性5軸自動波利，成證明，各種專用拋光我們發(fā)展戰(zhàn)略的詳細(xì)在第2。這些戰(zhàn)略從過去的經(jīng)驗已作為大部分從刀具軌跡的分形機(jī)器人化拋光或擺線編織未來路徑代表手工拋光。在第3，我們的方法的有效性進(jìn)行測試 利用各種測試部分表面。所有的零件都是精拋光，然后在同一親duction是指：1 5軸銑削中心米克朗UCP710。在文學(xué)，成效拋光評估，并利用算術(shù)粗糙度Ra [2]。不過，因為它是一個2D參數(shù)，這個標(biāo)準(zhǔn)是不是真的適合，以正確反映三維表面拋光質(zhì)量。因此，我們建議通過三維資格的拋光表面光潔度參數(shù)。這一點在上一節(jié)討論和比較的表面粗糙度自動獲得使用與該拋光獲得使用手冊拋光，這一點在文獻(xiàn)中很難處理。三維表面粗糙度測量是否進(jìn)行了使用非接觸式測量系統(tǒng)。 2實驗過程 2.1工具的特點 正如以前所說，我們的目的是發(fā)展和盈利的一個非常簡單的系統(tǒng)。因此，使用的工具是較手工拋光所用的相同。在波利-成計劃分為兩個步驟，預(yù)拋光和拋光加工。預(yù)拋光與磨料光碟進(jìn)行安裝在一個適當(dāng)?shù)闹С?。磨料粒度是由歐洲的磨料磨具標(biāo)準(zhǔn)（FEPA）生產(chǎn)者聯(lián)合會。這種支持是一種變形的一部分，在一個鋼軸固定一橡膠材料制成允許安裝在主軸。因此，我們處理一個被動的工具。因此，我們做沒有一個力反饋控制，但一個位置1。我們研究了關(guān)系光盤之間的支持和拋光偏轉(zhuǎn)力應(yīng)用到的部分。為了建立這種關(guān)系，我們使用了石英力傳感器安裝在一奇石樂9011A特別設(shè)計的部分持有人。該傳感器連接到充電器本身功過一個數(shù)據(jù)采集裝置鏈接到計算機(jī)以節(jié)約數(shù)據(jù)采集時間。該實驗系統(tǒng)，如圖2所示。此外，所用的傳感器一個動態(tài)的傳感器。因此，必須改變這種努力隨著時間的推移，否則將有1漂移的措施。為此，該運(yùn)動在實施一段時間的工具是一個三角形信號。 了確保在拋光的微芯片，并保證疏散 在非零磨損部分之間的聯(lián)系速度和工具，刀具軸U是 相對傾斜的正常載體表面的拋光n和對料的方向。傾斜角定義如下圖（圖3）所示： u = cos θ · n + sinθ · f (1) 拋光試驗已進(jìn)行了3個不同的傾斜角度考慮（5，10，15） 軸之間的工具和正常向量方向，在飼料表面。該擾度之間的刀具和拋光力的相關(guān)性如圖4所示 綠色曲線（5度）被中斷，因為unstick研磨盤時工具撓度過大。在這種配置，傾斜角度太低，身體磁盤的支持，這是更嚴(yán)格，進(jìn)來的工件，其接觸惡化，unsticks磁盤。有10或15度傾角，這種現(xiàn)象對于出現(xiàn)變形的工具價值較高，外圖。然而，低傾斜角配置允許更快的工具運(yùn)動以來的5軸機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸工具提示是少[11]。此外，它已表明，擺線刀具路徑需要一個動態(tài)的機(jī)床進(jìn)給速度要尊重程序[12]。然后在5軸配置，拋光時間，將與低傾斜角度更大。在此外，刀具的靈活性，將有助于減少或避免的5軸運(yùn)動誤差[13]。事實上，由工具和部分interfences可能發(fā)生，因為巨大的刀具軸接連兩個刀具位置的方向演變。因此，該光盤支持 偏轉(zhuǎn)可避免的模具表面的變化。如果一個人認(rèn)為，普雷斯頓[14]法律，在拋光的材料去除速率H是成比例的接觸，磷平均壓力，以及刀具的速度相對于工件。 五： h = KPPV 在金伯利進(jìn)程是一個包括所有其他參數(shù)不變（部分材料，磨料， lubrification等）。因此，為了達(dá)到足夠的接觸壓力，我們必須增加 刀具偏轉(zhuǎn)，因此我們提出了剪應(yīng)力和磁盤unsticks。從 運(yùn)動學(xué)行為的觀點來看，低旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動，以減少導(dǎo)致 拋光時間。因此，我們必須使用一個相當(dāng)?shù)偷膬A斜角度（5-10度）和一個相當(dāng)高的工具偏轉(zhuǎn)，以確保材料去除的精度。 2.2 5軸拋光刀具路徑規(guī)劃 要生成拋光刀具路徑，刀具的路徑在5個經(jīng)典的描述 - 軸一平頭立銑刀銑削使用。這導(dǎo)致界定的工具軌跡下肢點行政長官，以及刀具的軸ü（i和j，k）的沿刀具路徑方向。隨著問候拋光戰(zhàn)略，我們使用擺線刀具路徑，以模仿 運(yùn)動傳遞到主軸的工人。為了避免標(biāo)志或特定的模式上的部分，我們選擇生成的分形曲線擺線刀具路徑，以彌補(bǔ)表面一multidirectionnal方式。我們使用更多的特別希爾伯特曲線，是的皮亞諾的曲線的特例。這些曲線是用于加工，因為他們 在覆蓋整個表面上，他們已生成[15]的優(yōu)勢。我們將制定低于希爾伯特曲線是用來描述一個指導(dǎo)曲線為擺線曲線那么我們會研究擺線曲線本身。 2.2.1希爾伯特曲線的定義 分形軌跡的使用提出了兩個重大的意義。 第一個是工具路徑不遵守它保證了統(tǒng)一的拋光具體指示。 第二一個是聯(lián)系在一起的刀具路徑規(guī)劃。事實上，刀具路徑的計算 參數(shù)空間u時，表面的五，即限制在[0，1] 2間隔。希爾伯特曲線被稱為填充曲線，涵蓋了在參數(shù)空間的充分單位正方形[16]，因此，希爾伯特的曲線填補(bǔ)三維表面進(jìn)行拋光。希爾伯特曲線可以用遞歸算法定義。 n階曲線定義如下： 一二三階希爾伯特曲線如下圖（圖5）所示 為了保持沿著希爾伯特曲線相切的連續(xù)性，是指導(dǎo)擺線刀具路徑的曲線，我們決定對魚片的角落拋光分形。否則，在每分形曲線，拋光方向的改變刀具路徑將是不連續(xù)的。造成希爾伯特曲線描繪在圖6?；谠诖吮硎?，該曲線很容易操作。例如，一個項目可以 這直接在三維空間的參數(shù)表示，或者利用它的指導(dǎo)曲線建設(shè)（圖7）可以在未來的一段時間擺線曲線。 2.2.2數(shù)學(xué)定義的擺線曲線 的基礎(chǔ)上，在[17]，我們定義提出擺線曲線描述一擺線 曲線如下。設(shè)C(S)是二維參數(shù)曲線，其中s是曲線的長度（圖8）。 C(s) = (s, f(s)) 是擺線曲線和N（s）的正常載體引導(dǎo)曲線 該曲線C（s）在考慮點。P是擺曲線的一步，我們表示Dtr為它的直徑。該擺線曲線的參數(shù)方程是： 現(xiàn)在的問題是連接擺線曲線參數(shù)的拋光參數(shù)。 在阿的擺線曲線振幅等于其直徑的兩倍阿= 2 ·數(shù)據(jù)傳輸速度。 從刀具軌跡生成的角度來看，我們更感興趣的信封的工具振幅比擺線曲線的振幅。一個建模的困難刀具的運(yùn)動包絡(luò)面是工具本身，研磨拋光工具安裝在靈活的支持。刀具拋光幅度取決于接觸表面之間的工具和零件。這個聯(lián)絡(luò)是受傾斜角度，刀具直徑D和E的位移施加工具能夠拋光表面。事實上，當(dāng)?shù)毒呓佑|面積是一個磁盤，這可以看到如圖9。接觸面積是一個光盤的一部分。 這就產(chǎn)生的參數(shù)Dtr定義調(diào)整，以建立擺線曲線。 2.2.3刀具路徑生成 無論所考慮的表面性質(zhì)，拋光刀具路徑生成包括三個步驟：在參數(shù)空間，計算刀具軌跡的計算在3D的空間和刀軸方向產(chǎn)生的刀具路徑計算。刀具路徑生成依賴于如上所述擺線曲線。該軌跡定義discretly。唯一的困難是計算法向量。 我們現(xiàn)在描述為計算工具的軸ü（圖方向的方法 3）。在第一種方法只用在平面傾斜角（定義f;n），F(xiàn)是切向量指導(dǎo)曲線，即希爾伯特曲線和n正常載體已加工表面。刀具軸U是傾斜相對于希爾伯特曲線的切線f而不是向擺線曲線，以減少各運(yùn)動的振幅機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸。 下面的表達(dá)式是使用： 刀具的肢體CE，這是在加工過程中驅(qū)動點的位置取決于拋光模式 通過參數(shù)定義δ 2.3實驗 在塑膠模具注塑方面，我們研究更多的，特別是在注射電氣設(shè)備的模具，如電源插座和開關(guān)（圖10）。因此，我們處理小細(xì)面。為了測試我們的方法，我們使用兩個單斑貼試驗面，一個平面和凸曲面，其曲率大于一點點模具的曲率。這是在加工50x50mm取得了第塊的X38CrMoV5鋼。零件的洛氏硬度為53HRC后熱處理。 該部分是對加工的5軸機(jī)床米克朗UCP710達(dá)成銑床拋光整理狀態(tài)之前。我們使用四個預(yù)拋光磨料不同等級（FEPA 120，240，600，1200）。磨料粘結(jié)在直徑為18mm磁盤上的靈活支持。 120，240和600等級，磨料是由三氧化二鋁（Al2O3）的內(nèi)高分子材料紙?zhí)蓟铻?200級。最后拋光， 我們使用三種，等級9μm合成鉆石膏3μm和1μm的。關(guān)于工具路徑，擺線軌跡的基礎(chǔ)上進(jìn)行最后的拋光和基于希爾伯特曲線預(yù)拋光直線使用。銑床，拋光序列總結(jié) 表1。 為了實現(xiàn)在高進(jìn)給速度拋光，功能的優(yōu)化西門子SINUMERIK 840D系統(tǒng)控制器都被激活。特別是，實時運(yùn)動學(xué)變換（TRAORI）以及實時多項式插值（COMPCURV）產(chǎn)生平滑軸向運(yùn)動。 3結(jié)果與討論 工業(yè)上，造成的拋光表面質(zhì)量第一驗證的波利， 舍爾目測檢查自己。接觸表面粗糙度測量裝置是嚴(yán)禁以避免表面損傷。然而，新的非接觸測量科技研究 logies允許根據(jù)對部分和數(shù)據(jù)處理三維地形掃描國際標(biāo)準(zhǔn)的三維表面粗糙度。國際標(biāo)準(zhǔn)的[18]目的是通過各種特征參數(shù)的三維表面粗糙度。其中， 重要的是要確定哪些是最適當(dāng)?shù)南薅ㄒ粋€鏡面效果行為。據(jù)我們所知，有沒有3D參數(shù)設(shè)置功能的鏡面效果表面。工業(yè)實踐表明只有大約20納米鐳。 按蘇等人的研究。 19]表面紋理參數(shù)[顯示，Sa和SQ參數(shù)都不足以識別表面劃傷。他們建議使用參數(shù)SSK、Hilerio等。 [20]也作出了標(biāo)準(zhǔn)的SSK的解釋 和SKU在人工膝關(guān)節(jié)的拋光控制范圍內(nèi)。 SSK的代表配置文件的對稱性： - SSK= 0：配置文件是對稱的中線， - SSK > 0：輪廓更比谷峰， - SSK <0：個人資料已經(jīng)比高峰更山谷。 SKU的代表分配平均： - SKU的> 3：分布廣泛（而不是平面的表面）， - SKU的<3：分布tighted（表面有一種傾向，目前波峰 或波谷）。 一旦部分拋光，我們會表現(xiàn)三維表面粗糙度測量使用 非接觸式測量系統(tǒng)（TALYSURF輪廓CCI 6000）。我們進(jìn)行測量的波利，棚與我們的辦法（平面與凸面部位），在飛機(jī)上已被擦亮的一個專業(yè)（圖11手動）。測量結(jié)果公布 在表2?？梢杂^察到的凸表面自動拋光呈現(xiàn)較大的地緣以及較高的沙和SQ比那些對平面上觀察度量偏差。 軌跡是在（u和v）參數(shù)空間相同。有幾種解釋此行為。首先，用拋光模式，生成參數(shù)化的空間，是而比在平面凸部分面積較大的表面一樣。其結(jié)果是較低的覆蓋率。這也可以解釋為機(jī)kinemati -卡爾行為在每個部分拋光。表面拋光的平面與3軸運(yùn)動而凸表面需要5軸同時進(jìn)行插補(bǔ)機(jī)床。在加工過程中，兩者的工具和零件的相對進(jìn)給速度不符合程序1由于5軸加工緩慢旋轉(zhuǎn)軸（15rpm; ?：20rpm）[11]。這導(dǎo)致了慢，不流暢的軌跡，減少拋光效率。Sa和SQ較大的凸表面拋光，但部分提供了一面鏡子反正效果的行為。這證實了[19]和[20]中提到的言論，以及“平均影響這些參數(shù)”。鏡面效果的行為似乎取決于SSK和SKU的參數(shù)。事實上，他們的價值觀的凸表面是adequation這些平面的表面，也提供鏡面效果的行為觀察。雷加，丁的高峰和低谷，這三個例子展出同一數(shù)量級用手動拋光小優(yōu)勢參數(shù)的SKU。的數(shù)值對應(yīng)相當(dāng)不錯的意見。最后，我們可以假設(shè)拋光 要優(yōu)化過程有關(guān)SSK和SKU參數(shù)之前，Sa和平方米參數(shù)。 4結(jié)論 在這篇文章中，我們提出了一個解決方案，生產(chǎn)出表面拋光鏡面效果5軸機(jī)床，通常致力于模具的加工。被動使用的簡單工具實施。使我們的初步標(biāo)定關(guān)聯(lián)的力量和拋光刀具偏差。我們還開發(fā)了拋光刀具路徑類似的模式用手工拋光，以避免對拋光的一部分標(biāo)記。拋光質(zhì)量是可比的手工方法和拋光時間是相似的。然而，在為了保持恒定的覆蓋率，我們應(yīng)該考慮到有效對部分地區(qū)進(jìn)行拋光時產(chǎn)生的（u和v）面的刀具路徑。從表面粗糙度來看，炮管過程必須減少幅度峰值和由一個SKU的參數(shù)優(yōu)于三特點山谷。對于復(fù)雜的形狀機(jī)床運(yùn)動學(xué)性能非常重要，以保證刀具進(jìn)給速度盡可能平穩(wěn)高，從而導(dǎo)致材料的優(yōu)良率減少。特別是，旋轉(zhuǎn)軸必須十分服從執(zhí)行程序進(jìn)給速度?，F(xiàn)在我們尋求更好的措施，使拋光面積小于注塑模具的半徑混合表面。 附錄：三維表面粗糙度參數(shù) Sa:算數(shù)平均表面高度 Sq :根均方誤差的表面。這是一個分散的參數(shù)定義為根平均面積的表面離散方值。 Ssk:偏態(tài)分布曲線，這是不對稱值 關(guān)于平面平均偏差。 Sku：地形高度分布的峰度。這是一個平衡峰值 參考資料： [1] X. 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