淬硬钢试件、工艺检测方法、设计方法、车门铣削方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种针对淬硬钢凹模高速铣削工艺方案进行检测的方法，还涉及一种 检测用多硬度拼接淬硬钢凹曲面试件，高速铣削淬硬钢凹模的工艺设计方法，以及一种车 门铣削方法。
【背景技术】
[0002] 汽车门板模具主要采用合金铸铁YCrSiMnMoV (HRC30-35)和淬硬钢Crl2MoV (HRC40-65)， 对加工表面质量要求高。此类模具属于平坦曲面特征类模具，即切削加工中型面的曲率半径较 大，加工倾角较小，切削加工过程中多体现为底刃切削，铣刀磨损较快，一把铣刀的使用寿命无 法满足大型面加工长行程和长时间持续加工的要求，需在铣刀磨损、破损严重影响加工质量时 及时停机检查换刀。
[0003] 为了减少换刀引起的接刀痕，在工艺设计和刀路规划时，要求以尽可能少的铣刀 进行切削，尽量保证模具型面加工的连续性。采用已有工艺方法加工此类模具时，存在铣刀 振动大、切削效率低、铣刀使用寿命短和加工表面质量不稳定等亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一个目的是提供一种高速铣削多硬度拼接淬硬钢模具的工艺设计方 法，解决现有技术存在众多评价指标相互关联所引起的工艺设计冲突问题，和评价指标模 型不统一所导致设计方案无解或多解等问题，可在淬硬钢高速铣削参数域内获得最优工艺 方案。
[0005] 所述目的通过如下技术方案实现：
[0006] -种高速铣削多硬度拼接淬硬钢模具的工艺设计方法，依次包括以下设计流程：
[0007] a.确定待铣削的多硬度拼接淬硬钢模具；
[0008] b.根据所述模具的加工要求确定工艺设计目标；
[0009] c.设计并加工试件，所述试件涵盖模具的所有硬度及曲率变化方式；
[0010] d.访问工件材料库、机床库、刀具库、切削参数与切削路径库、工艺规则库，确定试 件的高速铣削工艺方案；
[0011] e.试件高速铣削试验；
[0012] f.输出试验结果；
[0013] g.判断是否满足b步骤确定的目标要求？
[0014] 是，继续h步骤；
[0015] 否，返回d步骤；
[0016] h.与工艺规则库比较，判断是否满足切削力热约束条件？
[0017] 是，继续i步骤；
[0018] 否，返回d步骤；
[0019] i.与工艺规则库比较，判断是否满足减振要求？
[0020] 是，继续j步骤；
[0021] 否，返回d步骤；
[0022] j.与刀具库比较，判断是否满足铣刀使用寿命要求？
[0023] 是，继续k步骤；
[0024] 否，返回d步骤；
[0025] L判断是否满足b步骤设计目标中关于加工质量的要求？
[0026] 是，继续1步骤；
[0027] 否，返回d步骤；
[0028] 1.判断是否满足b步骤设计目标中关于加工效率的要求？
[0029] 是，继续m步骤；
[0030] 否，返回d步骤；
[0031] m.获得N个工艺方案；
[0032] η·判断是否还有其它方案？
[0033] 是，返回d步骤；
[0034] 否，继续〇步骤；
[0035] 〇·工艺设计方案综合评价；
[0036] P.获得最佳工艺方案。
[0037] 优选方案为，所述工艺设计目标包括：淬硬钢切削效率、加工时间、铣刀振动频率、 加工表面粗糙度、铣刀破损程度、铣刀使用寿命、消耗的铣刀数量。
[0038] 优选方案为，所述工件材料库、机床库、刀具库、切削参数与切削路径库、工艺规则 库内容如下：
[0039] 所述工件材料库包括有硬度在HRC30-65的Crl2MoV、7CrSiMnMoV调质、淬火条件 下的物理机械性能；
[0040] 所述的机床库包括有用于模具加工的三轴和五轴数控铣床的工作参数；
[0041] 所述的刀具库包括有用于模具加工的直径12mm-30mm球头铣刀材料和结构参数；
[0042] 所述的切削参数与切削路径库包括有用于加工硬度在HRC30-65模具时，刀具生 产厂家提供的刀具样本中所述的切削参数与切削路径，和生产中实际采用的沿模具长度、 宽度方向的平行切削路径和绕模具型腔沿周切削时的转速、进给速度、铣削宽度、铣削深 度；
[0043] 工艺规则库包括切削力计算公式，铣刀破损的强度判断公式，加工表面残余高度 计算公式，铣刀寿命计算公式、切削效率计算公式。
[0044] 优选方案为，所述〇步骤"工艺设计方案综合评价"的具体方式如下：
[0045] (1)建立高速铣削多硬度拼接淬硬钢工艺设计方案关联矩阵，如下表所示；
[0046] 工艺设计方案关联矩阵
[0047]
[0048] (2)对高速铣削多硬度拼接淬硬钢工艺设计方案的评价指标值进行归一化处理， 则第i个设计方案对第j个递增型评价指标的评价值Vu和从优隶属度μ u为：
[0049]
⑴
[0050] 第i个设计方案对第j个递减型评价指标的评价值为：
[0051]
(2)
[0052] (3)构建高速铣削多硬度拼接淬硬钢工艺设计方案综合评价模型如下表所示；
[0053] 工艺方案综合评价模型
[0054]
[0055]
[0056] 采用组合赋权法获得高速铣削淬硬钢工艺方案评价指标组合权重为：
[0057]
[0058] 式中，a」为主观权重系数，b」客观权重系数。
[0059] 利用上表计算方法，采用最大价值原则对高速铣削多硬度拼接淬硬钢工艺设计方 案进行评价，综合评价值越大则高速铣削淬硬钢工艺方案越好。
[0060] 采用已有工艺方法加工淬硬钢凹模时，精加工的表面质量不能满足模具型面设计 要求，后续人工抛光工作量大、耗费时间长；本发明提供的高速铣削工艺设计方法，通过多 硬度拼接淬硬钢凹曲面试件高速铣削实验，针对试件加工表面曲率和硬度变化、高速铣刀 结构、切削路径、切削参数对淬硬钢切削效率、铣刀振动、加工表面粗糙度、铣刀破损和使用 寿命的影响特性，采用高速铣削淬硬钢工艺设计方案关联矩阵和高速铣削淬硬钢工艺综合 评价，解决了众多评价指标相互关联所引起的工艺设计冲突问题，和评价指标模型不统一 所导致设计方案无解或多解等问题，可在淬硬钢高速铣削参数域内获得最优工艺方案。
[0061] 本发明的第二个目的是提供一种高速铣削多硬度拼接淬硬钢模具工艺方案的检 测方法，解决现有技术存在铣刀受切削力冲击及频繁进退刀影响而损耗严重导致加工表面 质量难以保证的问题。
[0062] 所述目的通过如下技术方案实现：
[0063] 一种高速铣削多硬度拼接淬硬钢模具工艺方案的检测方法，根据待铣削多硬度拼 接淬硬钢模具的硬度范围及曲率变化方式，加工试件，所述试件涵盖模具的所有硬度及曲 率变化区间；对试件进行高速铣削试验后输出试验结果，进而检测所述铣削工艺对模具铣 削的效果。
[0064] 优选方案为，检测过程依次如下：
[0065] (1)制备试件，所述试件涵盖模具的所有硬度及曲率变化区间；
[0066] (2)采用至少两把相同的安装有涂层硬质合金刀片的直径20mm、悬伸量75mm的两 齿可转位高速球头铣刀，在五轴数控机床UCP710上，采用沿试件长度400mm方向的平行铣 刀切削路径和顺逆铣交替的铣削方式，以至少两种切削方案，进行切削淬硬钢凹模铣刀振 动、加工表面粗糙度及铣刀磨损、破损测试测试实验；
[0067] (3)采用沿试件长度400_方向的平行铣刀切削路径，对铣刀振动与加工表面粗 糖度进行米样；
[0068] (4)提取加工表面各采样点沿铣刀进给和铣削宽度方向上的曲率半径、硬度，并进 行铣刀轴线与加工表面法线方向所夹的加工倾角和单位切削力计算；
[0069] (5)采用上述方案即可获得铣刀振动与加工表面粗糙度的检测结果。
[0070] 实验结果表明，所述检测方法可以检测出多硬度拼接淬硬钢凹曲面曲率和硬度频 繁变化条件下铣刀加工倾角、单位切削力、铣刀振动的变化状态，利用实验测试结果可明显 区分出不同工艺方案的优劣，并可检测出切削效率提高对高速铣刀切削性能的影响；通过 测试铣刀破损状态，可对高速铣削多硬度拼接淬硬钢凹模所用的铣刀使用寿命进行测试， 以避免因铣刀使用寿命不足，在切削中途发生破损造成对模具型面的破坏。
[0071] 本发明的第三个目的是提供一种多硬度拼接淬硬钢凹曲面试件，解决铣刀振动导 致加工表面质量下降，和铣刀使用寿命不足，在切削中途发生破损造成对模具型面破坏问 题。
[0072] 所述目的通过如下技术方案实现：
[0073] -种多硬度拼接淬硬钢凹曲面