外文翻译-一个立体的CADCAMCAE集成系统空心冷挤压模具的雕塑表面

毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 (系 )： 机械学院 专 业： 机械制造及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 附件 1：外文资料翻译译文 (用外文写 ) 国际机床与制造 39（ 1999） 33个立体的 统空心冷挤压模具的雕塑表面 许进忠 模具工程系，国立高雄技术学院。 415建公路，高雄 807，台湾，中华名国 于 1997年 6月 30日收，于 1998年 1月 28日定 摘要 在本文中，一个 语言的 个曲面模型变量的控制点与一般的三维流场分析挤压过程相结合。该产品的配置和钢坯在 合点的生成是限定产品的分布和钢坯。控制点的初始猜测是通过使用相应的拟合点的轴向偏移而创建的。自动变化的控制点采用上限法和优化程序来获得最佳 的模具表面。凸轮模块通过优化模具表面模型生成刀具位置。刨削区的工具路径检测与删除。计算刀具位置是通过刀具路径模拟验证的。利用免费刨的刀具位置自动生成数控代码，然后直接发送到一个三轴数控机床中心来制造 压模具型腔是由使用 压实验验证了所提出的 关键词 ： 成；上限；冷挤压；雕塑表面 命名法 a,b,c,d,e,h 速度场的最佳参数 p,q ),( ),(1)(212 , 控制点的入口边界优化之前和优化之后 增量出口部分 E 出口边界的控制点 )( 埃尔米特形式混合功能 )(g 23 ，形状函数的 H 内齿翅片管的高度 J 共挤出功耗 ,总耗能模具长度和模具相对长度 m 定的剪切摩擦系数 P 所需的挤出压力 P 成分的位置， , P 拟合点的表面补丁 P , 拟合点的入口和出口边界，分别 ),( 雕塑表面模型 ),(, 模具表面 1R 翅片管的基圆半径 , R 1(),( ，芯棒坯的半径 ),( )( 纵向平均速度 )( 平均纵向速度的导数 W,R,T,Z ,在 V ,内存速度和出口速度 , W 内部力量，摩擦的模具表面和芯棒 , 圆柱坐标 表面模型的归一化参数 ,沿着 )(z 22 )( ),(/)( 出口处平均有效的应变部分 tf 应变集成在一个常数的最后流线型结构 , ,应变速率组件 有效的应变 率 m,有效和平均有效压力流 ),( z ),( ),( z ),( ( , z) 02211)()(2)1( 对于非轴对称 挤压模具的传统设计是一个圆锥形或平面模。结果是 ,高挤压载荷是必须的，物质流控制不好。设计面 模是非常依赖于经验和耗时的。 缩短模具设计和制造的交货时间。 有研究人员提出了许多模具设计和材料流预测方法。该上限法是一种简单而适用的方法来分析物料流挤出工艺。 et 1出了一种线性收敛的模具，用假设轴向均匀流来分析许多非轴对称部分挤压。 et 5有用一个多项式函数来设计一个精简的“ T”模具的部分挤压。 6,7提出多边形挤出速度与线性收敛和立方流线型模具的申请。 提出了一个更一般的速度字段具有均匀的轴向速度的假设。 et 9 11提出了一种可以由一个解析函数来表示通用三维速度场的模具表面。 et 9使用傅里叶级数展开的方法来描述该模具的表面，也不能解析表达。 et 12曾提出了一个一般的三维速度场预测去解析表达模具表面的中空挤压工艺。线性汇聚模具有突然的速度间断，并需要额外的剪切消费。模具表面与解 析函数描述中的应用有其局限性。立方流线型模具忽略模具的几何形状在圆周上的物料流动方向的影响。傅立叶级数展开的方法是灵活的，但模具表面切割路径的生成却呈现的不自然。 et 13提出了张力参数曲面模型并通过一个通用的三维速度场预测固体挤压工艺。在本文中，具有可变控制点的复杂曲面模型被用来设计空心挤压的模具表面。它是方便灵活地描述产品的形状和模具的几何形状。曲面模型的 最佳的模具表面数据直接用于规划刀具路径和在 面模型使 顺利的被提出。 产生切割位置和数控码有许多方法和注意事项用于三维表面的制造。 14提出了偏移曲面法计算刀具位置。 15考虑了在前向和侧方向上的公差，在切割方向上计算的步长和使用迭代方法邻近刀具路径。 16应用弦误差的方法来确定沿切割路径刀具中心的增量。该相邻路径切割步骤是考虑扇贝高度来确定。干扰路径被除去，以产生气刨 - 自由切割位置（ et 17）。 在本文中， 的参数空间的规划。前进方向的参数增量设定为 后通过使用弦偏差法过滤。切割位置法线矢量的计算来优化模具表面。刀具路径的刨区域是通过曲率检查和自我循环检测来检查和去除。显示刀具位置的痕迹图形模拟切割过程。切削条件，如切割器的进给速度和刀具的位置都使用 所提出的集成系统的框图如图所示。 1。一般的图形用户界面（ 经建立与用户沟通，并显示的 语言编写。该产品与钢坯访问使用直线和圆弧实体绘制。生成的拟合点和对 应的控制点自动在 型衍生物。表面模型是注册成立的速度场，在 佳模具表面用阴影算法或删除隐藏线时方案显示。该材料特性和润滑条件在 源法被用来呈现该材料的流动应力。恒定的剪切摩擦系数 m ，是用来考虑摩擦的条件。模具长度可以在模具表面优化程序中是固定的或变化的。一个优化的模具表面是在 最小化时的挤载荷自动设计的。刀具的几何形状和切割参数，就像在 最佳模具表面的数据直接使用 计算刀具的位置。用干涉检查和拆卸程序来检测和删除刀的计量。 控码被发送到一个三轴数控加工中心制造电火花加工电极。 图 1 所提出的 用复杂曲面模型变量控制点来描述模几何。用图片格式来表示雕刻表面和嵌合点的示意图。 。在表面上表示它通过使 图（线，弧） 口 产品简介 圆坯 模具表面（阴影，隐线） 5的图形用户界面 块 刀具几何 切削条件 切割路径规划 刀位计算 切削仿真 干涉检查 码生成 块 上界分析（物料流） 具有可变控制点面模型 优化（速度场，模具表面） 挤压参数（摩擦，滑块速度） 用参数空间的 方向曲面曲线（ U， V）。该雕塑表面的数学表达式如下： )()(),( （ 1a） 其中， )(埃尔米特形式的混合函数 )(定为 11221233010000011)( 32 (1b) 扭向量衍生的载体衍生的载体位置矢量 （ 1c） 在方程（ 1c）中，拟合点的扭转矢量被设置为零，以获得光滑的模具表面。 U和 合点的 配点的 佳的模具表面通过改变控制点的位置获得较低的能 量消耗。图 3显示出了拟合点 , 和对应的控制点 , 在 x， 控制点 , 变了对应的 Q, 和作为一个结果，在模具表面被改变。原来 由实线和不同 的 照的 B 的点在图 3中用虚线表示。控制点 , 的 得到的归一化参数，从而表面优化。该控制点的最终位置是通过使用一个优化过程和上限分析确定的。 图 2 雕刻的表面和拟合点的示意图 隐藏线移除和渲染方案是用来更加全面的显示最佳模具表面。众所周知的 除去隐藏线。发达的 影算法通过恒定着色进行渲染表面和消除强度的不连续性。 上界分析方法采用模拟空心冷挤压工艺。表面模型中装有机动容许速度场 12预测物料流。速度场应满足材料挤出过程中的边界条件和体积稳定性。在以下假设得出速度场： v 方向 点 U 方向 点 一个修补程序 参数空间 图 3 表面优化的表面曲线的可变控制点 从冯米斯屈服准则 通过参照在图 4中的符号，并使用上述的假设，速度字段如下获得： (a)该非均匀的轴向速度（纵向速度）被假定为 )(),()()(),( (2a) 202)0,(),()(202 (2b) 22 )()( (2c) ),(/)( (2d) 1(),(),( (2e) 23)( (2f) 轴 模具入口 可变的控制点 模具出口 轴 模具长度 图 4 动可容速度场的表示法和边界 图 5 对中空挤压 其中 ),( 是在模具表面上， 心轴的半径， )(a， b， c， d， e， h， p 是速度场的最佳参数， )( 形状的功能。图 5示出中空挤压轴向速度的形状函数。通过将不可压缩的情况下，参数 a， b 和 c 是不独立的，关系由下式给出： 06/6/20/3 (3a) 进 出 中空挤出速度形函数 02/3/4/1 (3b) （ b）该角速度假定为 ),(),( q (4) （ c）该径向速度从不可压缩假设派生和由下式给出 (),(1),()34253(),()23243()234()2345()(2),(3452342342345(5a) ),(),( (5b) ),(),( ),(1)(2),(12 c) qz 02211)()(2)1(),( (5d) 其中，（）指 了获得平滑的模具表面，该模具入口与模具出口 结果是，装配点和对应的控制点应该具有相同的（ X， Y）坐标。应变速率场是由上述推导得到输入的速度场，给出如下： (6a) 121/121/21(6b) 2/1222222 )(32 (6c) 速度场是在入口和出口连续部分并没有剪切功耗消失在这里。所需的总功率挤压由内部电源和摩擦力由下式给出 (7) 变形的内部功耗由下式给出 d r 020),(2/1)(32 (8) 其中 子 是应变率分量和m是平均有效压力对于加工硬化的材料，并且和下面的公式近似： gm (9) 其中平均总有效应变出口段获得 e x it e x g (10) 其中 0是由有效应变率沿一个恒定的流线整合的最终应变。摩擦功率沿模具表面消散由下式给出 d z )()(132 (11) 其中 擦 电源与芯棒表面消散由下式给出 2/12232 (12) 其中 参数速度场和模具表面参数的确定是通过使用优化的方法，以减少所需的挤压力。这里，采用变量度量优化方案18来获得优化模具表面。由此得到的挤出压力 )(/)( 022 (13) 刀具路径是以圆周方向顺时针转动。粗加工刀具路径计划在恒定的 头立铣刀，用于粗加工，以便获得一个高材料去除率。精加工的刀具路径是沿着流线产生恒 头立铣刀是通过精加工操作使表面顺利进行建模。精切削的刀具位置是通过计算表面正常偏移。弦误差的容差用于确定在圆周切割步骤 方向。该算法如下： 产生的插补点在两个接头点间与一个小 发现对插的弦偏差相对于线下实体点建设的起点和行军点 果弦偏差小于公差，内插点旁边的行进点被设置为一个新的行进点 2）和（ 3）：迭代直到和弦偏差大于公差，前点向行进的一点是该步骤的终止点，并开始点下一步 在 z 方向上的切割步骤是通过检查该近似尖点来确定，即在切割工序必须比)2(2 m a xm a x c 较小，其中 允许的风口浪尖高度。刀具位置的干扰区域通过检查主曲率淘汰和最小曲率 17。 缸镦粗试验和环压试验，进行了确定模具材料接口之间的的铝 1100 F 和恒定剪切摩擦系数 压缩试验中铝 1100 兆帕，摩擦系数 行挤出实验验证了理论结果。图 6中所示的鹭宫 100吨液压机负载， 速度和位移控制被用于压缩和挤压试验。空心钢坯挤压测试，分别为 30径，501014 18轴的直径为 10、 14或 18出模头组的部件被显示在图 7，包括容器，冲压，心轴，加强和模腔。 图 8 显示了齿轮样条的配置文件和拟合点创建使用 能所提出的系统。 找到最佳的模具的几何形状，以尽量减少所需的挤压力。图 9示出了自动取得最佳的模具表面具有在模具入口处和模具出口处平稳过渡。模具 图 6 鹭宫的 100吨液压机进行压缩和挤压测试 表面的不同意见和底纹结果显示，以帮助修真的设计师。这两个数字显示系统所提出的使用的 在图 10（ a， b）中显示切割操作的刀具路径模拟。扁平头立铣刀用于粗切削和一个球头立铣刀用于精切削。主轴转速是 1200 转，进给速度为 100 毫米 /分钟，精加工的津贴为 割的凝视点位于电极的顶部中心。在切割位置的 图 7 挤压模具集（集装箱，冲压，心轴，加强和模腔）的组成部分 图 8 该产品与钢坯访问和齿轮花键的嵌合点 干涉在精切削应予删除。图 11（ a）显示出了刀具路径的计量发生在精加工操作的过渡区域。图 11（ b）显示滤波干扰后，没有计量的切刀位置。在 码发送到三轴数控机床中心通过使用 32接口用电火花 电极切割。图 12显示出了精切削操作。机械加工后，电极研磨，以获得更精细的表面质量。对模腔的内壁进行抛光，并进行热处理，以获得光滑和坚硬的模具表面。 图 9 最佳的模具表面的齿轮花键的空心挤压 固体和空心管坯被用于挤压试验。在图 13 中，上半部分示出了钢坯，下半部示出了挤压的结果。该产品是直的，不弯曲或扭转。这意味着该物质流量使用建议表面模具已顺利通过控制。在图 14 中显示了理论的压力和实验结果的比较相对于不同面积减少率的结果。挤压力的理论倾向相对于该区域的减速比与实验结果吻合。理论曲线比实验 曲线高是因为上限法被采用。 一种模具表面的翅片管式挤出是考虑到演示申请的提出制度。挤压力的关系 ，有效应变和面积的减少对于相对齿高度在图 15 中表示。挤出压力的倾向和有效应变正在下降而相对齿高在增加，直到相对齿高达到 出压力和有效应力的倾向，然后上升而增加的相对齿的高度。它表明面积的减少占主导地位 图 10 （ a）粗切削的电极制造刀具路径模拟 （ b）刀具路径模拟 的完成切割的电极制造 在相对低齿高的情况下变形，即较高的面积减少需要更高挤压力。 有效应变增大后的相对齿高度大于 压力的趋势也是往上走。这意味着邻近非均匀流动的牙齿主导的材料变形。在图 16（ a， b）中显示变形网格和速度场的零度截面。在图16（ C， D）中显示变形网格和速度场 45度的截面。这些数字表明附近 粗加工模拟 刀盘直径 平头 齿顶物质流不像近圆形区域物质流动的顺风顺水。一种非均匀的轴向速度被观察，因为有在模具材料的区域和模芯材料界面摩擦的效果。 干扰（计量） 图 11 （ a）完成刀具路径无干扰消除（计量发生） （ b）完成刀具路径与干扰去除（无计量发生） 避免干扰（计量删除） 图 12 电火花加工（球头立铣刀）电 极的精加工 一个 体化系统的雕塑表面的设计和制造 冷挤压模具已经研制成功。用可变控制点提出的雕塑表面与是能够自动设计的空心冷挤压模具表面。利用上限法和优化技术来优化雕塑模具的表面，以得到较低的功耗。切刀的位置被计算和干扰刀具路径的区域将被删除。电火花加工电极顺利晋级核实所提出的适用于表面的立体裁剪系统产生的 码。理论结果的趋势是与挤压试验吻合良好。模具表面翅片管挤压的设计是考虑到验证了该系统的应用。 致谢 笔者要感谢国科会的资助，项目编号为 图 13 空心坯和挤压产品具有不同的内半径 参考文献 1 M. H. M. J. 4 (2