PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用(1)VIP免费

PDC 钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用摘 要 本文对 PDC 钻头模具三维设计和数控加工一体化技术的方法、步骤和相关工艺技术进行了研究。解决了 PDC 钻头模具辅助设计二维数据的三维转化问题，提出了模具三维造型和参数化开发的方法，并应用 CAD／CAM系统软件 PRO／E 建立了 PDC 钻头模具三维模型，应用 PRO／PROGRAM(程序)开发模块进行 PDC 钻头模具造型的参数化开发，并编制了相应的参数化开发软件，提高了 PDC 钻头模具造型速度和准确性。在建立 PDC 钻头模具三维造型的基础上，确定了模具数控加工工艺，摸索出一套利用 PRO／E 软件进行 PDC 钻头模具计算机辅助制造的方法和步骤，实现了 PDC 钻头模具一次装卡、一次成形的高精度自动化数控加工技术。 关键词 PDC 钻头模具 三维设计 数控加工技术 CAD／CAM 聚晶金刚石复合片钻头(简称 PDC 钻头)由钻头体、接头组成，根据钻头体按材料的不同分为胎体 PDC 钻头和钢体 PDC 钻头。胎体 PDC 钻头的钻头体是采用铸造碳化钨粉和浸渍料经无压浸渍烧结而成的。钻头体形状是通过模具的形状而间接实现的。模具由底模、中模和上模三部分组成。模具的中模和上模的设计与加工都很容易实现。但底模是具有复杂曲面特征的实体，PDC 钻头的冠部形状参数、切削齿位置和方向参数、水力结构参数等都是通过底模的形状来实现的。因此底模的设计和加工是模具设计和加工中最重要的一部分，其设计的好坏和加工的精度都直接关系到钻头的最终使用效果。高质量的模具是保证 PDC 钻头质量的关键因素之一。 目前国内 PDC 钻头模具的形成主要有三种方法。第一种(应用最多的，如图 1 所示)是利用普通车床车削形成钻头冠部形状，依靠分度头手工划线定位、普通万能铣床铣削完成切削齿和水眼的加工，再通过手工修模完成水力结构的造型等多道工序完成的。这种加工方法的缺点是工人劳动强度大、加工精度低、人为误差大，难以控制和保证质量，很难达到设计的要求。 第二种是数控加工，利用数控机床加工形成钻头的冠部形状和切削齿的定位，然后再通过手工修模或者粘上相应形状成形的水力结构(粘上以后也要进行一定的手工修理)而最后形成模具的。这种加工方法的缺点是并未实现完全意义上的数控加工，切削平面确立和过度还需手工进行完善，存在一定的误差。 第三种是利用橡胶模进行成形，首先将加工好的模具先形成橡胶模，再利用此橡胶模通过浇铸形成模具。这种加工方法的缺点是...