一種多硬度拼接淬硬鋼凹曲面試件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種銳刀試件，具體設(shè)及一種多硬度拼接澤硬鋼凹曲面試件，屬 于凹模型面加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車內(nèi)板覆蓋件凹模型面上存在大量凹陷、溝槽、轉(zhuǎn)角，多采用鑲塊式澤硬鋼拼接 而成，其切削加工區(qū)域存在大比例的多種高硬度表面；受加工表面硬度和曲率變化引起的 切削沖擊作用，銳刀振動明顯，直接影響模具型面的加工表面質(zhì)量。
[0003] 此類模具型面輪廓尺寸大，精加工工序余量小，為了避免對模具型面造成損傷，不 能直接在澤硬鋼模具型面上進行高速銳刀切削性能測試，無法預(yù)知高速球頭銳刀切削此類 模具時的振動狀態(tài)及其對加工表面質(zhì)量的影響；已有的工藝是采用與凸模相同的加工方法 進行切削，其加工表面粗糖度值高于Ral. 6ym，無法滿足與凸模研合適配的要求；同時，由 于其型面上存在大量凹陷，后續(xù)修研困難。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是為了解決汽車內(nèi)板覆蓋件凹模高速銳削工藝不能直接在澤 硬鋼模具型面上進行高速銳刀切削性能測試，銳削工藝設(shè)計方案不合理，導(dǎo)致高速球頭銳 刀振動和加工表面粗糖度值過高，無法滿足凹模型面加工質(zhì)量要求的問題。
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案是：一種多硬度拼接澤硬鋼凹曲面試件，所述試件為長方 體結(jié)構(gòu)，長為400mm，寬為300mm，包括第一零件、第二零件、第S零件、第四零件、第五零件 和第六零件，第四零件和第五零件上下平行的安裝在第六零件的上端面上，第一零件、第二 零件和第=零件依次沿排列安裝在由第四零件、第五零件和第六零件構(gòu)成的凹槽內(nèi)，所述 第一零件、第二零件、第=零件、第四零件和第五零件的上表面組合成方形加工區(qū)域，所述 加工區(qū)域為凹曲面，加工區(qū)域的上表面上設(shè)有一個"凸"字形凹槽、一個脊形凹槽和一個梯 形凹槽，所述第六零件為長方體結(jié)構(gòu)，第六零件的的長度大于加工區(qū)域的長度，第六零件的 寬度與加工區(qū)域的寬度相同。
[0006] 所述脊形凹槽和梯形凹槽設(shè)在"凸"字形凹槽內(nèi)，脊形凹槽和梯形凹槽呈與"凸"字 形凹槽配合的T字形排布，所述梯形凹槽靠近脊形凹槽側(cè)為短底邊，遠離脊形凹槽側(cè)為長 底邊。
[0007] 所述"凸"字形凹槽的底面為平面，"凸"字形凹槽的底面與側(cè)面的接合處為圓角過 渡棱，"凸"字形凹槽的相鄰兩側(cè)面接合處為圓角過渡棱，"凸"字形凹槽底面輪廓小于其上 表面輪廓。
[0008] 所述脊形凹槽的橫切面和縱切面均為上底邊與下底邊平行的梯形，脊形凹槽的底 面和側(cè)面的接合處為圓角過渡棱。
[0009] 所述梯形凹槽的橫切面和縱切面均為下底邊為弧形的梯形，梯形凹槽的底面和側(cè) 面的接合處為圓角過渡棱。
[0010] 所述第=零件的洛氏硬度值大于第一零件的洛氏硬度值大于第二零件的洛氏硬 度值大于第四零件的洛氏硬度值等于第五零件的洛氏硬度值。
[0011] 基于所述的一種多硬度拼接澤硬鋼凹曲面試件的凹模型面加工工藝，包括W下步 驟：
[0012] 步驟一，沿所述試件長度400mm方向的平行銳刀切削路徑劃分出五種加工表面曲 率和硬度變化的切削區(qū)域，沿試件寬度300mm方向的平行銳刀切削路徑劃分出六種加工表 面曲率和硬度變化的切削區(qū)域，沿=個凹槽周邊的銳刀切削路徑劃分出四種加工表面曲率 和硬度變化的切削區(qū)域；
[0013] 步驟二，利用兩把相同的銳刀W不同的轉(zhuǎn)速和進給速度分別切削步驟一所述任意 切削路徑劃分的切削區(qū)域，進行高速球頭銳刀切削力測試；
[0014] 步驟=，根據(jù)步驟二獲得銳刀瞬時切削層面積、單位切削力工件硬度影響系數(shù)，建 立高速球頭銳刀瞬時切削力模型；
[0015] 步驟四，通過汽車內(nèi)覆蓋件澤硬鋼凹模高速銳削工藝實驗，驗證高速銳削多硬度 拼接澤硬鋼凹曲面的工藝效果。
[0016] 步驟二所述加工表面形貌測試實驗具體包括：
[0017] 在加工表面區(qū)域上設(shè)置若干采樣點，提取各采樣點沿銳刀進給和銳削寬度方向上 曲率半徑和硬度，并計算各個采樣點的銳刀軸線與加工表面法線方向所夾的加工傾角和單 位切削力；
[001引記錄銳刀在不同的銳削寬度方向和進給方向下的振動變化，銳刀在不同轉(zhuǎn)速下加 工表面粗糖度的變化；
[0019] 所述步驟=具體包括：
[0020] 利用銳刀瞬時切削層面積和單位切削力，求解高速球頭銳刀瞬時切削力模型；
[0021] Fc(目）=Ad(目）-Pc(目）(1)
[0022] 式中：0為銳刀切觸角，Ad( 0 )為銳刀瞬時切削層面積，Pe( 0 )為面積切削力， Fe(0)為銳刀瞬時切削力；
[0023] 利用球頭銳刀瞬時平均切削層厚度、工件硬度、切削速度及銳刀有效切削直徑建 立高速球頭銳刀切削多硬度試件的單位切削力模型；
[0024] Pc(目）=Pel.lAav(目）=(Pocl.l+k?HRC)Aav(目）似
[00幼式中：：hav(0)為銳刀瞬時平均切削層厚度，HRC為加工表面硬度，Peel. 1為切削層 公稱厚度和寬度各為1mm時切削層單位面積切削力；k為工件硬度影響系數(shù)；
[0026] 利用式（1)和式（2)獲得單位切削層面積切削力及工件硬度影響系數(shù)k;
[0027] 由實驗獲得：當(dāng)HRC<50 時，k= 93. 75,當(dāng)HRC> 50 時，k= 107. 14 ;
[002引 口。吐1= 7982. 4 ? (v/df) °'214"做
[002引式中：V為切削速度，屯為銳刀有效切削直徑；
[0030] 利用式（1)~式（3)，建立高速銳削多硬度拼接澤硬鋼瞬態(tài)切削力模型：
[003。 (0) = 4,(外（7982.4.0' / (/,r +A'A化化')//,二,,W (I)
[003引式中：u為指數(shù)，表示心對單位面積切削力的影響程度；
[0033] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下效果：本實用新型提供一種帶有=個多邊型 凹槽的多硬度拼接澤硬鋼凹曲面試件和測試高速銳刀的方法；利用多硬度拼接澤硬鋼凹曲 面試件高速銳削實驗結(jié)果，設(shè)計的汽車內(nèi)覆蓋件澤硬鋼凹模高速銳削新工藝，盡管在加工 效率上低于原工藝，但在加工表面質(zhì)量、消耗的銳刀數(shù)量上分別優(yōu)于原有的兩種工藝，可滿 足車內(nèi)覆蓋件澤硬鋼凹模的加工要求。
[0034] 汽車大型覆蓋件模具整體加工中，多個澤硬鋼鑲塊硬度不一致，且澤硬鋼鑲塊和 模體硬度存在較大差別，導(dǎo)致連續(xù)往復(fù)切削過程中模具型面硬度呈周期性的離散型分布， 使得切削力載荷難W控制，銳刀使用壽命低下，換刀頻繁。
[0035] 已有的澤硬鋼試件沒有反映出澤硬鋼凹曲面硬度和曲率的多變性，無法掲示出銳 刀振動特性，不穩(wěn)定切削和加工表面質(zhì)量問題突出；其切削力模型沒有考慮澤硬鋼加工表 面曲率和硬度頻繁變化對切削力載荷的影響，無法反映此類模具高速銳削加工中切削力變 化特性。
[0036] 本實用新型提供的該試件、測試高速銳刀的方法和高速球頭銳刀瞬時切削力模 型，可W檢測出多硬度拼接澤硬鋼凹曲面曲率和硬度頻繁變化條件下銳刀加工傾角、單位 切削力和銳刀振動的變化特性，利用實驗測試結(jié)果可明顯區(qū)分出兩種工藝方案的優(yōu)劣，并 可檢測出提高切削效率所引起的高速銳刀單位切削力、振動振幅和加工表面粗糖度上升程 度，化及由此引起的加工表面形貌的改變。
【附圖說明】
[0037] 圖1，多硬度拼接澤硬鋼凹曲面試件結(jié)構(gòu)示意圖，圖la為試件的俯視圖，圖化為試 件沿圖la中XX線的剖視圖，圖Ic為試件沿圖la中YY線的剖視圖；
[0038] 圖2,本實施方式的銳刀切削路徑示意圖；
[003引圖3，本實施方式銳刀切削實驗采樣點示意圖，箭頭方向為切削方向，圖中1至6為 采樣點標(biāo)號；
【具體實施方式】
[0040] 結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】，本實用新型的一種多硬度拼接澤硬鋼 凹曲面試件為長方體結(jié)構(gòu)，輪廓尺寸400mmX300mmX138mm，如圖1所示，包括第一零件A、 第二零件B、第=零件C、第四零件D、第五零件E和第六零件F，所述第一零件A、第二零件 B、第=零件C、第四零件D和第五零件E的下表面通過定位銷和緊固螺釘與第六零件F的上 表面相連接，第四零件D和第五零件E上下平行的安裝在第六零件F的上端面上，所述第四 零件D和第五零件E的長度相同，第一零件A、第二零件B和第=零件C依次沿排列安裝在 由第四零件D、第五零件E和第六零件F構(gòu)成的凹槽內(nèi)，第一零件A、第二零件B和第=零件 C的長度和寬度相同，第一零件A、第二零件B和第=零件C的寬度和等于第四零件D或第 五零件E的長度，所述第一零件A、第二零件B、第=零件C、第四零件D和第五零件E的上表 面組合成SOOmmXSOOmmX56mm的高速銳削加工區(qū)域，并位于試件長度400mm方向的中間部 位，所述加工區(qū)域的平坦凹曲面，其沿試件寬度300mm方向曲率半徑呈800mm、200mm、800mm 分布，其沿試件長度400mm方向的曲率半徑呈1000mm、200mm、1000mm分布；
[0041] 加工區(qū)域的上表面上設(shè)有一個"凸"字形凹槽、一個脊形凹槽和一個梯形凹槽，所 述第六零件F為長方體結(jié)構(gòu)，第六零件F的寬度與加工區(qū)域的寬度相同，第六零件F的長度 大于加工區(qū)域的長度，第六零件F沿長度400mm方向兩側(cè)預(yù)留的各相同空間，用于試件與機 床工作臺連接、固定；
[0042] 沿試件寬度300mm方向，第一零件A、第二零件B、第=零件C的兩端分別與第四零 件D、第五零件E側(cè)面連接；
[0043] 沿試件長度400mm方向，第二零件B的兩側(cè)分別與第一零件A、第=零件C的側(cè)面 連接，并與第四零件D、第五零件E兩端對齊；
[0044] 所述脊形凹槽和梯形凹槽設(shè)在"凸"字形凹槽底面上，脊形凹槽和梯形凹槽呈與 "凸"字形凹槽配合的T字形分布，所述梯形凹槽靠近脊形凹槽側(cè)為短底邊，遠離脊形凹槽側(cè) 為長底邊。
[0045] 所述"凸"字形凹槽底面為平面，"凸"字形凹槽的底面與側(cè)面的接合處為圓角過渡 棱，"凸"字形凹槽的相鄰兩側(cè)面接合處為圓角過渡棱，"凸"字形凹槽底面輪廓小于其上表 面輪廓，本實施方式的"凸"字形凹槽的輪廓為輪廓尺寸為250mmXleOmmX15mm，深15mm， 橫跨第一零件A、第二零件B、第=零件C，其邊緣由直線和半徑為20mm、30mm和200mm的圓 弧連接而成，四周側(cè)立面與豎直面之間的銳角夾角為3°斜度