大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法技术

本发明专利技术公开了一种大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法。板料由凸凹模的一侧给料至凹模上，板料以步进距离步进给料至凹模，凸模对板料进行多工步压制得到成形的弧形板料，根据回弹控制判断方法对成形的板料曲率半径进行判断，控制多工步级进压制成形半径精确成形；根据减薄控制判断方法对弧形板料的减薄量进行判断，控制多工步级进压制成形最大减薄量；根据厚度偏差控制判断方法对弧形板料的厚度标准差进行判断，控制多工步级进压制成形厚度均一性，最后得到优化后的多工步级进压制成形参数，使多工步级进压制成形件快速高质成形。本发明专利技术的多工步级进压制成形快速高质，成形效率高。

Parameter optimization method of adaptive multi-step progressive pressing for large diameter pipe parts

The invention discloses an adaptive multi-step progressive pressing forming parameter optimization method for large diameter pipe fittings. The sheet metal is fed from one side of the punch and concave die to the concave die, and the sheet material is fed step by step to the concave die. The forming arc sheet is obtained by multi-step pressing of the sheet metal by the punch die. The curvature radius of the formed sheet is judged according to the Springback Control judgment method, and the precise forming radius is controlled by multi-step progressive pressing. The thinning of the arc sheet is advanced according to the thinning control judgment method. According to the method of thickness deviation control, the thickness standard deviation of curved sheet metal is judged, and the uniformity of thickness of multi-step progressive pressing is controlled. Finally, the optimized parameters of multi-step progressive pressing are obtained, so that the rapid high quality forming of multi-step progressive pressing parts can be achieved. The multi-step progressive pressing forming of the invention has fast and high quality and high forming efficiency.

【技术实现步骤摘要】
大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法
本专利技术属于薄板多工步级进压制成形领域，具体涉及了一种大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法。
技术介绍
在TC4钛合金薄板多工步级进压制成形过程中，回弹、破裂和厚度不均是其主要失效形式。回弹后成形精度降低会严重影响零件的形状精度，会严重影响生产质量和生产效率；破裂会导致多工步级进压制成形废品率提高，造成资源、能源浪费；厚度不均会导致大尺寸、大管径特种圆管产生局部破裂，严重影响了成形件的性能。合理控制回弹量、减薄率和厚度标准差保证成形件能正常工作，采用自适应的多工步级进压制成形参数优化方法能很好地减少甚至消除这些失效形式的出现，提高成形效率。
技术实现思路
为了解决传统多工步级进压制成形工艺难度大，成形质量不高的问题，本专利技术提供一种大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法。在成形参数优化过程中自适应调整多工步级进压制成形参数，通过回弹控制准则控制多工步级进压制成形半径精确成形，通过减薄控制准则控制多工步级进压制成形最大减薄量，通过厚度偏差控制准则控制多工步级进压制成形厚度均匀，得到优化后的多工步级进压制成形参数，使多工步级进压制成形快速高质成形。本专利技术的技术方案如下：步骤1：根据目标大直径管件初始化压制环境：设置压制回数号i＝0、目标压制曲率半径ρt、凸凹模的初始压制半径ρ0、凸凹模的初始压制距离L0、板料所需压制的最大长度Lmax、压制左极限距离Lleft＝ρl和压制右极限距离Lright＝ρr，0<ρl<ρr<ρt；步骤2：取压制距离中间值Lmid＝(Lleft+Lright)/2，再将压制距离中间值Lmid作为板料的压制距离L，即L＝Lmid，代入T＝kL(0<k<1)中得到步进距离T，其中，k表示步进系数，板料由凸凹模的一侧给料至凸凹模的凹模上，由位于板料正上方的压边圈对板料进行固定，凸模对板料开始进行压制；步骤3：凸凹模对板料进行第i回多工步压制：板料以步进距离T步进给料到凹模上，凸模对每次步进给料后的板料进行一个工步的压制，一个工步的压制是指凸模每次下压对板料产生的压制。凸模下压使板料朝向凹模内弯曲变形，凸模对Lmax的板料进行多工步压制后得到成形的弧形板料，弧形板料经凸凹模压制后发生回弹，回弹后的板料曲率半径为ρp；步骤4：根据回弹控制判断方法对板料曲率半径ρp进行判断：计算板料在第i回压制后的平均曲率半径误差Δζave，若平均曲率半径误差Δζave不满足回弹控制判断方法，进入步骤5；若平均曲率半径误差Δζave满足回弹控制判断方法，进入步骤6；所述回弹控制判断方法具体为：平均曲率半径误差Δζave>临界曲率半径误差Δζ，临界曲率半径误差Δζ＝0.03×目标压制曲率半径ρt；步骤5：若平均曲率半径误差Δζave不满足回弹控制判断方法，调整凸凹模的压制半径ρi+1并返回步骤3，用压制半径为ρi+1的凸凹模对新的板料按照步骤3的方式重新进行第i+1回多工步压制；步骤6：根据减薄控制判断方法对弧形板料的减薄量进行判断：计算板料在第i回压制成形后的弧形板料各处的最大减薄量，若弧形板料各处的最大减薄量满足减薄控制判断方法，则进入步骤7；若弧形板料各处的最大减薄量不满足减薄控制判断方法，即板料减薄过大，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制右极限距离Lright，即则令Lright＝Lmid，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；所述的减薄控制判断方法具体为：最大减薄量θmax>临界减薄量θ，所述临界减薄量θ＝0.05×板料厚度d；步骤7：根据厚度偏差控制判断方法对弧形板料的厚度标准差进行判断，计算板料在第i回压制成形后的厚度标准差，若板料的厚度标准差满足厚度偏差控制判断方法，则进入步骤8；若板料的厚度标准差不满足厚度偏差控制判断方法，即板料厚度不均，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制右极限距离Lright，即则令Lright＝Lmid，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；所述厚度偏差控制判断方法具体为：平均厚度偏差标准值(Have)>临界厚度偏差标准值(H)，所述临界厚度偏差标准值(H)＝0.012×板料的压制距离L；步骤8：计算压制距离分别为Lleft和Lright所对应的压制次数nl和nr，具体计算公式如下：式中，mod[]表示向上取整，L表示压制距离，n表示压制距离为L时所对应的压制次数，即选为压制距离分别为Lleft和Lright所对应的压制次数nl和nr，θ表示半径为ρt的弧形板料所对应的圆弧角度；若nl＝nr，则进入步骤9；否则将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制左极限距离Lleft，即令Lleft＝Lmid，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；步骤9：在满足步骤8的条件下，Lleft和Lright已经均满足以上三种控制判断方法，均可以作为参数优化的值，Lleft相比Lright来说，压制次数相同而成形效果更优，因此且记录压制距离等于压制左极限距离时L＝Lleft所对应的凸凹模的压制半径和压制距离L，即得到多工步级进压制的优化成形参数。优选的，步骤3中，凸凹模对板料进行第一回多工步压制时的压制半径为初始压制半径ρ0，凸凹模对板料进行第i+1回多工步压制时的压制半径为ρi+1。优选的，步骤5具体为：若板料曲率半径ρp大于目标压制曲率半径ρt，减小凸凹模的压制半径以，具体为：式中κ表示凸凹模压制半径的减益因数，取κ＝0.99，ρi表示凸凹模第i回压制时的压制半径，ρi+1表示凸凹模第i+1回压制时的压制半径；若板料曲率半径ρp小于目标压制曲率半径ρt，增大凸凹模的压制半径，具体为：式中τ表示凸凹模压制半径的增益因数，取τ＝1.01；ρi表示凸凹模第i回压制时r的压制半径，ρi+1表示凸凹模第i+1回压制时的压制半径。优选的，压制环境包括凸凹模装置和待压制的板料，凸凹模装置包括相互配合工作的凸模和凹模，凸模位于凹模的凹形槽的正上方，凸模的一侧与压边圈固定连接，待压制的板料放置在凹模的凹形槽上，凸模位于待压制的板料的正上方以等待对板料进行压制，由此完成压制环境的初始化。优选的，板料具体为TC4钛合金薄板。本专利技术的有益效果是：本专利技术解决传统多工步级进压制成形工艺难度大，成形质量不高的问题，提出新的多工步级进压制成形参数自适应优化方法：在成形参数优化过程中自适应调整多工步级进压制成形参数，通过回弹控制准则控制多工步级进压制成形半径精确成形，通过减薄控制准则控制多工步级进压制成形最大减薄量，通过厚度偏差控制准则控制多工步级进压制成形厚度均匀，得到优化后的多工步级进压制成形参数，使多工步级进压制成形快速高质成形。附图说明图1为本专利技术的工作过程示意图。图中，凸模1、凹模2、压边圈3、板料4。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据目标大直径管件初始化压制环境：设置压制回数号i＝0、目标压制曲率半径ρt、凸凹模的初始压制半径ρ0、凸凹模的初始压制距离L0、板料所需压制的最大长度Lmax、压制左极限距离Lleft＝ρl和压制右极限距离Lright＝ρr，0<ρl<ρr<ρt；步骤2：取压制距离中间值Lmid＝(Lleft+Lright)/2，再将压制距离中间值Lmid作为板料的压制距离L，代入T＝kL(0<k<1)中得到步进距离T，其中，k表示步进系数，板料(4)由凸凹模的一侧给料至凸凹模的凹模(2)上，由位于板料正上方的，凸模(1)对板料(4)进行压制；步骤3：凸凹模对板料进行第i回多工步压制：板料以步进距离T步进给料到凹模(2)上，凸模(1)对每次步进给料后的板料进行一个工步的压制，凸模(1)下压使板料朝向凹模内弯曲变形，凸模(1)对Lmax的板料进行多工步压制后得到成形的弧形板料，弧形板料经凸凹模压制后发生回弹，回弹后的板料曲率半径为ρp；步骤4：根据回弹控制判断方法对板料曲率半径ρp进行判断：计算板料在第i回压制后的平均曲率半径误差(Δζave)，若平均曲率半径误差(Δζave)不满足回弹控制判断方法，进入步骤5；若平均曲率半径误差(Δζave)满足回弹控制判断方法，进入步骤6；所述回弹控制判断方法具体为：平均曲率半径误差Δζave>临界曲率半径误差Δζ，临界曲率半径误差Δζ＝0.03×目标压制曲率半径ρt；步骤5：调整凸凹模的压制半径ρi+1并返回步骤3，用压制半径为ρi+1的凸凹模对新的板料按照步骤3的方式重新进行第i+1回多工步压制；步骤6：根据减薄控制判断方法对弧形板料的减薄量进行判断：计算板料在第i回压制成形后的弧形板料各处的最大减薄量，若弧形板料各处的最大减薄量满足减薄控制判断方法，则进入步骤7；若弧形板料各处的最大减薄量不满足减薄控制判断方法，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制右极限距离Lright，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；所述的减薄控制判断方法具体为：最大减薄量(θmax)>临界减薄量(θ)，所述临界减薄量(θ)＝0.05×板料厚度(d)；步骤7：根据厚度偏差控制判断方法对弧形板料的厚度标准差进行判断，计算板料在第i回压制成形后的厚度标准差，若板料的厚度标准差满足厚度偏差控制判断方法，则进入步骤8；若板料的厚度标准差不满足厚度偏差控制判断方法，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制右极限距离Lright，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；所述厚度偏差控制判断方法具体为：平均厚度偏差标准值(Have)>临界厚度偏差标准值(H)，所述临界厚度偏差标准值(H)＝0.012×板料的压制距离L；步骤8：计算压制距离分别为Lleft和Lright所对应的压制次数nl和nr，具体计算公式如下：...

【技术特征摘要】
1.一种大直径管件的自适应多工步级进压制成形参数优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据目标大直径管件初始化压制环境：设置压制回数号i＝0、目标压制曲率半径ρt、凸凹模的初始压制半径ρ0、凸凹模的初始压制距离L0、板料所需压制的最大长度Lmax、压制左极限距离Lleft＝ρl和压制右极限距离Lright＝ρr，0<ρl<ρr<ρt；步骤2：取压制距离中间值Lmid＝(Lleft+Lright)/2，再将压制距离中间值Lmid作为板料的压制距离L，代入T＝kL(0<k<1)中得到步进距离T，其中，k表示步进系数，板料(4)由凸凹模的一侧给料至凸凹模的凹模(2)上，由位于板料正上方的，凸模(1)对板料(4)进行压制；步骤3：凸凹模对板料进行第i回多工步压制：板料以步进距离T步进给料到凹模(2)上，凸模(1)对每次步进给料后的板料进行一个工步的压制，凸模(1)下压使板料朝向凹模内弯曲变形，凸模(1)对Lmax的板料进行多工步压制后得到成形的弧形板料，弧形板料经凸凹模压制后发生回弹，回弹后的板料曲率半径为ρp；步骤4：根据回弹控制判断方法对板料曲率半径ρp进行判断：计算板料在第i回压制后的平均曲率半径误差(Δζave)，若平均曲率半径误差(Δζave)不满足回弹控制判断方法，进入步骤5；若平均曲率半径误差(Δζave)满足回弹控制判断方法，进入步骤6；所述回弹控制判断方法具体为：平均曲率半径误差Δζave>临界曲率半径误差Δζ，临界曲率半径误差Δζ＝0.03×目标压制曲率半径ρt；步骤5：调整凸凹模的压制半径ρi+1并返回步骤3，用压制半径为ρi+1的凸凹模对新的板料按照步骤3的方式重新进行第i+1回多工步压制；步骤6：根据减薄控制判断方法对弧形板料的减薄量进行判断：计算板料在第i回压制成形后的弧形板料各处的最大减薄量，若弧形板料各处的最大减薄量满足减薄控制判断方法，则进入步骤7；若弧形板料各处的最大减薄量不满足减薄控制判断方法，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压制右极限距离Lright，并返回步骤2求取新的压制距离中间值Lmid，从而得到新的步进距离T，然后按照步骤3的方式以新的步进距离T对新的板料进行第i+1回多工步压制；所述的减薄控制判断方法具体为：最大减薄量(θmax)>临界减薄量(θ)，所述临界减薄量(θ)＝0.05×板料厚度(d)；步骤7：根据厚度偏差控制判断方法对弧形板料的厚度标准差进行判断，计算板料在第i回压制成形后的厚度标准差，若板料的厚度标准差满足厚度偏差控制判断方法，则进入步骤8；若板料的厚度标准差不满足厚度偏差控制判断方法，将当前压制距离中间值Lmid作为新的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一聪，冯毅雄，宋晨俊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33