汽车零配件工艺特征切削加工数据系统的开发

    0 前言

    切削数据库是计算机技术与机加工技术相结合的产物，是衡量切削技术水平高低的重要指标，可以充分发挥数控机床和切削刀具功能。早在1964年，美国金属切削联合研究公司和美国空军材料实验室就联合建立了CUTDATA切削数据库，该数据库涵盖了3 750种工件材料，22种加工方式和12种刀具材料，成为世界上第一个金属切削数据库。为进一步完善切削数据库，国内外大量学者和学术研究机构进行了不懈努力。如建立了切削数据的知识专家系统，为车削、铣削和钻削加工推荐切削用量数据和加工补偿信息；基于约束补偿问题和相似理论建立了高速切削数据系统，用于优化切削用量；通过对车削加工特征进行分析和分类，结合对车削刀具结构的研究，确定了基于切削加工特征的车削刀具的选择原则，建立了基于切削加工特征的刀具选择切削数据库系统，实现车削刀具及其切削参数的智能选取；建立了车、铣、钻、镗4种加工方式实例库的数据结构及实例编码方法。

    综上所述，现有的数据库采用System R的SQL等数据库语言，需在运行电脑上安装相应的支撑插件，而汽车制造、军工、航空航天等行业的计算机应用为安全考虑不允许安装软件插件，其通用性受到限制，且尚未解决与CAM集成的问题。为此，研究采用．txt格式文件作为底层数据的存储方式建立开发基于工艺特征的切削数据系统，并与NX CAM模块集成，开发基于NX数据编程的汽车零配件一切削数据系统。该系统可实现基于优化切削参数的数控编程，并无需任何插件的安装即可在计算机NX软件环境中运行应用。

    1 汽车零配件工艺特征分类

    工艺特征根据汽车零配件局部特征的加工方法、刀具类型和走刀路径进行分类，获得不同组合下最优的切削用量和数控信息。工艺特征分类如图1所示。

    图1 工艺特征分类

    2 汽车零配件工艺特征切削数据的获取和存储

    切削数据传统上通过手册、生产实践或切削试验获取，不但针对性和准确性较差，而且资源浪费大，成本高。为此，工艺特征切削数据通过对Deform3D切削仿真数据的分析获得。

    2．1 仿真过程设置

    2．1．1 网格划分

    Deform 3D有限元软件采用4节点12自由度四面体单元对工件和刀具三维实体进行自动网格划分。细密的网格产生更加精确的结果，却使仿真时间指数增加。在确保计算精度的前提下，对工件和刀具进行局部网格细化，可以大大节约仿真时间。