吴 石 赵洪伟 李 鑫

哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室,哈尔滨，150080

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汽车车身覆盖件模具具有加工形面曲率变化大、形面复杂、尺寸精度和表面质量要求高的特点，其材料大多为Cr12MoV、7CrSiMnMoV等模具钢[1]。模具设计时，为降低覆盖件模具整体加工的复杂性，多采用模体和镶块式模件的拼接结构，模体与模具拼接区域镶块之间的硬度差有时高达15HRC[2]。球头铣刀铣削加工模具拼接区域时，一方面，不同硬度拼接区域的铣削加工引发载荷突变，对刀具造成明显的冲击振动；另一方面，模具拼接区域的型面曲率不断变化，引起未变形切屑厚度、切屑体积随之变化，导致加工过程中的瞬态铣削力变化明显，使得模具拼接缝前后的加工质量变化较大。因此，基于拼接区域表面形貌一致性优化加工工艺参数，对实现拼接区微观几何形貌的可控性研究具有重要工程意义。

影响表面形貌的因素很多，除了切削参数和刀具几何参数外，切削过程中的刀具振动、变形，以及模具曲面的拼接特征等都会对表面形貌产生很大影响，并且这些影响相互之间还存在着耦合关系。对球头刀铣削表面形貌建模方法的研究可分为两类。一种是利用刀具切削刃轨迹形成的包络面约束对工件表面轮廓建模[3]，另一种是应用Z-map法建模[4-5]。LIU等[6]基于Z-map模型开发了表面形貌和粗糙度特征的综合预测系统，分析了刀具偏心和磨损对表面形貌及粗糙度的影响。PENG[7]运用加工过程切削刃运动学和切削机理对工件表面形貌的形成过程进行了研究，建立了刀具三维运动轨迹及加工后的三维表面形貌模型，考虑了切削参数、刀尖几何形状和切削振动等主要因素的影响。……