技术特征：
1.一种高端铝合金装饰型材模具型面数控加工，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对加工工件型面进行网格化处理，并根据工件的形状对网格进行加工边界、去除部分和保留部分的划分与定义；步骤二、分别针对封闭、开放以及含孤岛的不同几何特征，基于非稳态导热理论，采用相应的边界条件以及差分方程计算得到各个时刻下网格的温度分布；步骤三、基于步骤二中得到的各个时刻的温度分布，计算每个时刻网格温度场的等温线，并提取每个时刻特定温度的等温线，以此作为参考刀具路径；步骤四、基于hausdorff距离计算方法来计算每层参考刀具路径之间的距离，建立等温线扩散规律，并通过基于三次hermite多项式插值的温度场传播规律迁移方法来生成最终的刀具路径。2.根据权利要求1所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，所述步骤一中对加工工件进行网格化处理，即是将由一系列离散点构成的加工边界轮廓转化为一系列微元网络，并基于此进行整个工件的网格化处理；其主要步骤如下：(1)将离散点的加工边界坐标点扩大mul倍并通过四舍五入近似得到网格化加工边界p
grid
；(2)提取网格化边界坐标的上下边界作为工件网格化的上下界，进而实现网格覆盖整个工件，假定微元网格的大小恒为l
×
l，其中l＝1/mul；(3)参照网格化加工边界以及网格化区域，将网格区域划分为工件去除部分以及保留部分，生成刀具路径；将去除部分的网格定义为网格集p
inner
，将保留部分的网格以及加工边界网格定义为网格集p
outter
。3.根据权利要求2所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，所述步骤二中针对封闭几何特征，分别设定网格集p
outter
以及p
inner
的初始温度，并设定p
outter
的温度恒定不变，p
inner
的温度依据非稳态导热理论进行差分计算；针对开放几何特征，除了设定网格集p
outter
以及p
inner
的初始温度以及温度变化规则之外，将开口处的热流密度设置为0，以实现开口处刀具路径与开口方向的严格平行；针对含孤岛的几何特征，需将p
outter
划分为孤岛上的网格以及其余网格，并分别设置初始温度，然后同样依据非稳态导热理论对网格集p
inner
的温度进行差分计算，进而得到各个时刻下网格的温度分布。4.根据权利要求1所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，所述步骤四中基于hausdorff距离计算方法来计算每层参考刀具路径之间的距离，通过三次hermite多项式插值建立等温线扩散规律，并通过反向插值实现温度场传播规律的迁移，进而得到等距生成刀具路径的时间点，并以时间点为参照来生成最终的均匀光顺刀具路径。5.根据权利要求1所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，加工边界由一系列点p
contour
构成，将加工边界转化为一系列微元网络；将p
contour
的坐标扩大mul倍并通过取近似得到p
grid
，即为p
grid
＝round(mul
·
p
contour
)提取p
grid
中坐标的边界，并以此作为网格的上下边界来生成足以覆盖整个工件的微元网格集，假定微元网格的大小恒为l
×
l，其中l＝1/mul，且工件坐标p
grid
即表示网格化的
p
contour
。6.根据权利要求3所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，步骤二中针对封闭几何特征，基于非稳态导热理论，首先设定导热微分方程求解的定解条件；采用改进弧长法进来判断微元网格集中网格是出于加工边界内部还是外部，并将边界内部的网格定义为p
inner
，将边界外部的网格与加工边界网格共同定义为p
outter
；物理条件为热扩散系数td，初始条件如下：τ＝0t
outter
＝t(p
outter
,τ)t
inner
＝t(p
inner
,τ)封闭几何特征的光顺刀具路径生成方法：规定网格的温度分布情况，即网格p
outter
的温度设置为t
outter
，随时间的推进而保持恒定不变；网格p
inner
的温度设置为t
inner
，并依照非稳态导热理论进行变化，通过下列方程进行差分计算：其中以及分别代表(k
△
τ+1)时刻以及k
△
τ时刻坐标(i
·
l,j
·
l)及其周围点的温度，
△
τ定义为：其中td为热扩散系数，由此即可得到各时刻边界加工内部各点的温度分布状况。7.根据权利要求6所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，步骤二中针对开放几何特征的刀具路径生成方法，开口特征的差分计算方程为：由此可得到各个时刻开口特征加工边界内部各网格点的温度分布状况。8.根据权利要求6所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，针对含孤岛的几何特征的刀具路径生成方法，孤岛型腔的差分计算方程为：
由此可得到各个时刻含孤岛特征加工边界内部各网格点的温度分布状况。9.根据权利要求1所述的高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，其特征在于，步骤四中，采用hausdorff距离来表示相邻等温线tp
k
以及tp
k+1
之间的最大距离：h
dis
(tp
k
,tp
k+1
)＝max(h
dis
(tp
k
,tp
k+1
),h
dis
(tp
k+1
,tp
k
))其中，其中e
dis
(
·
)表示两点之间的欧拉距离；获得所有等时间间隔
△
τ在特定温度t
sample
采样所得刀具路径之间的距离，通过基于三次hermite多项式插值的等温线扩散规律迁移计算特定行距
△
h
dis
对应的等温线出现时间，生成最终的刀具路径。
技术总结
本发明提出了一种高端铝合金装饰型材模具型面数控加工光顺刀路生成方法，通过提升数控加工刀具路径的光顺度以及均匀性，进而实现铣削加工的高效、稳定和无残留。该刀具路径生成方法通过对工件进行网格化处理，并对网格进行加工边界、去除部分和保留部分的划分；然后分别针对封闭、开放以及含孤岛的不同几何特征，基于非稳态导热理论，采用不同的边界条件以及差分方程进行刀具路径的生成；通过Hausdorff距离计算方法来保障加工的无残余，提出了一种基于三次Hermite多项式插值的温度场传播规律迁移方法来保障刀具路径间行距的相对均匀性。相对均匀性。相对均匀性。
技术研发人员：杨文安 姚以利 郭美娟 张伟 杨文勇 尹时平 刘斌 顾志刚
受保护的技术使用者：江苏苏鑫装饰（集团）公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/2/6