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在模具行业尤其是汽车领域需要具有多变曲率形貌特征的复杂型面,旨在达到某些数学特征的高精度。纵观国内外的自动化研抛装备,可以认为利用数控机床作为平台是实现复杂曲面精密加工的最佳手段,但多轴数控机床成本高,一般要数百万甚至上千万,极大地阻碍了生产普及化。因此,国内绝大多数企业仍依赖手工来完成研抛工序,难以满足国际市场对模具的精加工要求。 针对上述问题,本文研发了一套经济实用的磨抛一体化装备,具有X、Y、Z、C、A五个运动坐标。对工具系统采取力/位混合伺服柔顺控制策略,即能将研抛加工中的力控空间和位控空间正交分解。并对末端研抛装置进行结构优化,利用MATLAB的优化工具箱进行求解,得到最大摆角范围,增强了对复杂型面的适应能力。 采用三角网格模型来求解构造型面的法向矢量;利用UG生成数控程序,并从中提取出切触点坐标;结合两者信息计算出侧抛、端抛方式下的刀心点坐标和刀具轴线矢量;推导后处理算法,重点是样机的运动变换,得到五个运动坐标;利用Visual Studio开发了一个Windows窗体应用程序,以模块设计方法建立起系统框架,通过C#语言来描述上述数学算法,实现了模具曲面的自动编程。 搭建五坐标柔顺研抛平台,编写数据采集程序,进行了验证性实验,并对研抛后滑块的表面粗糙度进行测量。从研抛过程和结果来看,均表明由软件系统生成的加工程序正确可行,并且样机能够达到汽车模具表面质量为0.1μm的国际通用标准。