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汽车门把手的逆向造型及数控加工技术研究 　　摘 要 本文以某国际知名品牌的汽车门把手为例，以PowerSHAPE软件对其进行逆向的造型和优化，再通过PowerMILL进行刀具轨迹的生成和仿真加工出样品，满足了当前汽车行业快速发展的的需要，大大缩短了设计的周期，降低了生产成本，提高了生产效率。 　　【关键词】逆向造型 仿真加工 PowerSHAPE PowerMILL 　　1 引言 　　纵观汽车发展史，有着太多推陈出新的设计。特别是近些年伴随着模具技术的快速发展，汽车整体造型技术得到了飞速的更新，“门把手”这一汽车设计上最常见的配置，也随着时间的推移，或因技术落后或因安全及人性化设计不足等原因发生了日新月异的变化。目前汽车门把手最常用的是采用注塑成型技术如何在最短的时间内，用最少的成本开发设计出使客户满意的产品是当前亟需解决的问题。因此在产品设计过程中的样品试制可以选择成本更为低的逆向以及数控加工技术，这将大大缩短开发设计的周期，进而缩短交货周期，降低生产成本。但是这一设计过程的精确性和加工的准确性直接关系到样品的质量，影响产品的外观和试用的手感，因此厂家都会提出了较高的要求，本文以某一知名品牌的门把手的样品开发为例，主要对其进行逆向成型和数控仿真加工过程分析。 　　2 汽车门把手的逆向造型 　　目前，产品的开发过程采用两种截然不同的方式。其中，产品的正向造型工程也被称为传统造型工程，主要是对产品进行力学分析、结构设计、产品加工、装配实验等所进行造型的全过程。而逆向工程则是一种在现有模型的基础上，根据现有模型进行改造设计，它主要以现有产品为蓝本，通过对现有产品进一步消化吸收的基础上，再对产品的结构、性能改进、创新设计，进而得到新的更加优质的产品的过程。 　　在门把手的开发设计过程中，如果按照传统的产品的正向造型工程，其设计和制造过程比较复杂，消耗大量的人力、物力和财力。门把手的逆向建模过程中，采用了Delcam PowerSHAPE软件。这是一款逆向/正向混合设计 CAD 系统，它集实体建模、曲面以及三角形造型建模技术为一体，在逆向建模过程中能够充分发挥三者混合设计的优势，减少输入输出次数，大大提高了建模的速度和准确性。 　　本文采用REACOM精睿1M-16（工业类）光栅式三维扫描仪进行门把手点云数据的获取。其测量获得的点云初始数据如图1所示。 　　利用PowerSHAP软件首先手动删除一些明显的杂点，调节优化，减少点的数量减少数据运算量，防止软件因运算量过大而崩溃；再生成小平面体，对小平面体进行平滑光顺处理如图2所示。 　　紧接着对小平面体上抽取曲线作为特征线，并对特征曲线进行高斯光顺处理得到处理后的特征曲线如图3所示。 　　最后充分发挥PowerSHAP的正逆向混合设计的特点，利用正逆向混合的方式产生曲面，对门把手的装配位置尽量使用正向造型功能以保证装配精度，最终生成门把手的三维模型如图4所示。 　　3 汽车门把手的数控加工 　　PowerMILL是由英国达尔康公司出品的，具有功能强大、加工策略丰富、快速产生粗精加工路径等特点的数控加工编程软件系统。并且能够对2-5轴的数控加工包括刀柄、刀夹进行非常完整的干涉检查与排除。在2014版本中，增加了Vortex 旋风铣功能，旋风铣是Delcam 拥有专利的高速区域清除加工策略。它通过控制刀具切入材料的最大切入角，并能始终保持接触角在最为优化状态，即使在内角处，从而优化了整个刀具路径的切削条件，能够缩短加工时间高达 70%，大大的提高了我们的加工效率。 　　3.1 门把手的加工工艺分析 　　门把手是个对称结构，用对称面把它分成两部分加工，这两部分的分型面设计成一柱一销的装配结构。每一部分我们均采取如下原则：先加工曲面，再定位面，加工特征；先加工加工精度要求高的几何形状，再加工比较低的几何形状；基准面先行原则。 　　3.2 门把手加工轨迹的生成 　　加工过程分解成相似的两部分，以其中一部分为例分析其加工的具体过程。首先进行开粗处理，粗加工的目的是快速切除毛坯多余量，应该选用尽可能大的进给量和切削深度，以便在较短的时间内尽可能多的切除切屑。PowerMILL软件的旋风铣可以使用大于3倍刀具直径的切削深度，充分利用刀具的可切削部分以及可控的切入角能最大限度地提高切削效率。加工过程如图5所示。 　　精加工主要是加工出精确轮廓的加工工序，采用硬质合金的球头立铣刀进行点加工。为了保证表面加工质量，适合采用高转速，快进给，小步距的加工切削参数，具体的刀路轨迹如图6所示。 　　4 后置处理和模拟仿真 　　后置处理程序的作用是对刀具加工轨迹的有限元分析。建立基于ANSYS的零件铣削过程的三维有限元加工模型，对铣削过程进行加工仿真模拟，能够获取切削力、