[发明专利]一种自动生成轮胎模具安全圆柱体的刀具轨迹优化方法

说明书

本发明属于刀具轨迹优化领域，并具体公开了一种自动生成轮胎模具安全圆柱体的刀具轨迹优化方法，包括如下步骤：三角化轮胎模具的CAD模型，获取轮胎模具表面所有三角片三个顶点的初始坐标，共获得N个顶点的初始坐标；建立标准坐标系，并将获得的N个顶点的初始坐标转换至标准坐标系中；根据标准坐标系并结合模具的特点建立目标坐标系；根据目标坐标系找到两条圆弧边界，然后根据边界上的点得到两条圆弧的圆心，从而确定安全圆柱体的轴线和半径；根据安全圆柱体的轴线和半径建立安全圆柱体；将刀具轨迹中抬刀过高部分降低到安全圆柱体的表面，实现刀具轨迹的优化。本发明可有效提高加工效率，并保证加工精度，具有操作方便、适用性强等优点。

技术领域

本发明属于刀具轨迹优化领域，更具体地，涉及一种自动生成轮胎模具安全圆柱体的刀具轨迹优化方法。

背景技术

模具是工业生产中必不可少的一部分，轮胎模具的加工质量直接影响汽车整体的性能。轮胎模具是轮胎生产线上的成型装备，是汽车生产中非常重要的一部分，直接影响到轮胎上的花纹、字体、图案以及其他外观特征的成型，也影响到汽车整体的性能。

目前，很多企业在轮胎模具生产方面主要采用多轴数控加工。在轮胎模具的多轴数控加工中，CAM软件生成的刀具轨迹普遍存在抬刀过高的问题。在轮胎模具加工中存在抬刀过高的问题主要有两个原因：(1)轮胎模具的表面特征复杂，在加工轮胎模具的过程中需要很多工步，工步与工步之间的连接无法通过CAM软件获得，为了避免刀具和工件发生碰撞，技术人员通常将工步之间的抬刀距离设置一个较大值(如图1)；(2)轮胎模具是一个高曲率的模型，在加工过程中为了避免刀具和工件发证碰撞，每次抬刀时都会抬到一个较高的位置，尤其是在三轴加工中(如图2)。但在实际加工过程中，如果刀具轨迹中抬刀过高会大大降低加工效率以及加工精度，因此需要对刀具轨迹进行优化，降低抬刀高度。

针对轮胎模具建立安全圆柱体是降低抬刀高度的有效方法，安全圆柱体是包裹轮胎模具，并距轮胎模具一段距离的圆柱体。国外的一些数控仿真软件在仿真工件的加工过程中，可以建立工件的安全圆柱体，但是仍然不能解决轮胎模具加工过程中抬刀过高的问题，主要有两个原因：(1)此安全圆柱体的建立是为了防止刀具和工件发生碰撞，并不是为了解决抬刀过高的问题；(2)不能自动识别安全圆柱的半径、中心点和轴线，这些信息需要人工在CAD模型上查找，因为轮胎模具表面特征复杂，所以提供的轮胎模具会处于任意的坐标系，导致在轮胎模具的CAD模型上查找这些信息时需要新建平面、手动取轮胎模具边界上的点(因为模型表面复杂，取点时容易出现误差)等，过程繁琐，结果不精确。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自动生成轮胎模具安全圆柱体的刀具轨迹优化方法，其通过识别轮胎模具的轴线和半径，并以此自动建立轮胎模具的安全圆柱体，根据该安全圆柱体实现刀具轨迹的优化，可有效提高加工效率，并保证加工精度，具有操作方便、适用性强等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种自动生成轮胎模具安全圆柱体的刀具轨迹优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)三角化轮胎模具的CAD模型，获取轮胎模具表面所有三角片三个顶点的初始坐标，共获得N个顶点的初始坐标；

(2)建立标准坐标系，并将获得的N个顶点的初始坐标转换至标准坐标系中；

(3)根据标准坐标系并结合模具的特点建立目标坐标系；

(4)根据目标坐标系找到两条圆弧边界，然后根据两条圆弧边界上的点得到两条圆弧的圆心，从而确定安全圆柱体的轴线和半径；

(5)根据安全圆柱体的轴线和半径建立安全圆柱体；

(6)将刀具轨迹中抬刀过高部分降低到安全圆柱体的表面，以此实现轮胎模具加工中刀具轨迹的优化。

作为进一步优选的，步骤(2)具体包括如下子步骤：