一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法技术

本申请涉及机械加工技术领域，公开了一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法，针对空间连续多弯构件，专门设计了一种空间连续多弯构件弯曲数学模型，通过弯曲试验获得弯曲数学模型中的参数数据，数控弯曲设备基于该数学模型以及数据进行回弹动态精确补偿计算，最终实现空间连续多弯构件的精确弯曲成形。本申请的算法可靠，补偿精度高，实施成本低并且实用范围广泛。实用范围广泛。实用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法


[0001]本申请涉及机械加工
，具体涉及一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法。

技术介绍

[0002]在材料塑性加工领域，使用数控设备弯曲管材、板材、型材、棒材等空间连续多弯构件产品是最常见的一种加工方式。由于塑性成形的特殊性，材料弯曲性能主要体现为弯曲后材料伸长和材料回弹，这两个结果与材料性能、结构参数以及弯曲工艺参数密切相关，精确测定材料的弯曲性能进行回弹补偿是学术界一直追求的目标。
[0003]对单个弯曲角的构件而言，可采用增加工艺余量、加大弯曲角等简单的方式实现精确成形，在成形后切割余量保证尺寸要求。但在工程实际运用中，更多的产品是由多个直线段、弯曲段交替、旋转组成空间连续多弯整体构件。由于是空间结构，任意直线段长度以及弯曲段的旋转角、弯曲角、弯曲半径的精度都直接决定了整个构件的外形尺寸。
[0004]伴随着现代工业对数控设备精度需求的逐步提高，在数控加工设备上精确补偿空间连续多弯构件每个弯曲段的伸长量与弯曲角，实现空间连续多弯构件精确弯曲成形已经成为高端数控弯曲设备需要迫切解决的难题。国内学者对单个弯曲角的构件补偿问题研究较多，认为弯曲角在20
°
～120
°
范围内可进行线性补偿，并提出了用固定回弹角、回弹系数计算补偿弯曲角的算法公式。在此基础上，西北工业大学对高强TA18钛管连续整体多弯成形精度进行了研究（参考《高强TA18钛管连续整体多弯成形精度控制》），提出了弯曲角在20
°/>～135
°
范围内连续多弯管件精度控制算法。但是，所有上述现有需要满足以下三个条件：（1）材料各方向弯曲性能相同；（2）弯曲回弹是线性关系；（3）弯曲工艺参数相同。但工程化应用中，这三个前提条件基本是无法同时满足的，因此，利用现有的算法公式确定的补偿参数往往无法成形出预期精度的产品，需要在实际的数控弯曲设备上再次进行修正。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本申请提出了一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法，避免了因材料性能不同、弯曲回弹非线性、弯曲角超20
°
～135
°
范围、工艺参数差异等因素带来的补偿精度低的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本申请的技术方案如下：一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法，包括以下步骤：S101.采用同批次材料试验试件，在相同的数控设备上，用相同的工艺参数进行多次不同旋转角、弯曲角以及弯曲半径的弯曲试验后，测量试验试件每一个弯曲段的实际延伸量以及实际弯曲角，得到如下的点阵数学关系模型Kmi=Fk（Cti，Bti，Rti，M，T，i=1，2，3，
…
，n）
ꢀꢀꢀ
式（1） ；Bmi=Fb（Cti，Bti，Rti，M，T，i=1，2，3，
…
，n）
ꢀꢀꢀ
式（2） ；其中，Kmi为试验阶段构件的实际延伸量；Bmi为试验阶段构件的实际弯曲角；Cti
为试验阶段构件的试验旋转角；Bti为试验阶段构件的试验弯曲角；Rti为试验阶段构件的试验弯曲半径；M为材料性能参数；T为弯曲工艺参数；S102.建立空间连续多弯构件的补偿空间直角坐标系，试验试件的每一个弯曲段在该补偿空间直角坐标系中形成一系列离散的试验点位；S103.根据实际产品在生产时弯曲段的期望旋转角C、期望弯曲角B以及期望弯曲半径R，在补偿空间直角坐标系中形成待补偿点位，接着在补偿空间直角坐标系中找到距离该待补偿点位最近的27个试验点位，该27个试验点位在补偿空间直角坐标系中组成3*3*3的点阵结构体；S104.在点阵结构体中，选取三个相邻的试验点位，根据这三个试验点位的试验数据，固定其中试验弯曲半径Rti等于实际产品的期望弯曲半径R，采用插补法计算出实际产品的弯曲段在期望弯曲半径R下的一组第一次试验旋转角中间值、第一次试验弯曲角中间值、第一次实际弯曲角中间值和第一次实际延率中间值，同时在补偿空间直角坐标系中形成一个第一次中间点位；重复上述操作八次，从而得到相同弯曲半径R下，九组不同的第一次试验旋转角中间值、第一次试验弯曲角中间值、第一次实际弯曲角中间值和第一次实际延伸率中间值，并最终在补偿空间直角坐标系中一共形成九个不同的第一次中间点位；S105.建立补偿平面直角坐标系，在步骤S104中的九个第一次中间点位中，任意选取三个相邻的中间点位，继续固定其中试验旋转角等于实际产品的期望旋转角C，根据这三个中间点位的数据，采用插补法计算出实际产品的弯曲段在期望弯曲半径R和期望旋转角C下的一组第二次试验弯曲角中间值、第二次实际弯曲角中间值和第二次实际延伸率中间值，同时在补偿平面直角坐标系中形成第二次中间点位；重复上述操作三次，从而得到相同弯曲半径R和相同旋转角C下，三组不同的第二次试验弯曲角中间值、第二次实际弯曲角中间值和第二次实际延伸率中间值，并最终在补偿平面直角坐标系中一共形成三个不同的第二次中间点位；S106.利用步骤S105中的三个第二次中间点位的数据，分别采用回弹弧形插补法和插补法计算出实际产品的弯曲段在期望弯曲半径R、期望弯曲角B以及期望旋转角C下的实际弯曲角和实际延伸率，最终实现空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿。
[0007]进一步地，所述步骤S106中的回弹弧形插补法具体如下：S106.1.将步骤S105中的三个第二次中间点位在补偿平面直角坐标系中，用曲线将三个点位连接起来；S106.2.在曲线上找到实际弯曲角等于期望弯曲角B的点P，将该点投影至实际弯曲角等于试验弯曲角的直线上，在直线上形成点P
’
， 点P
’
对应的实际弯曲角 B
’
即是期望弯曲角B补偿后的弯曲角，实际弯曲角B
’
与期望弯曲角B的差值就是产品在弯曲时，需要补偿的弯曲角角度。
[0008]进一步地，所述步骤S101中，在进行弯曲试验时，所述旋转角的指向至少应该包含材料截面所有外形拐点方向以及对称轴方向，至少为3个不同值，范围为
‑
180
°
~180
°
。
[0009]进一步地，所述步骤S101中，在进行弯曲试验时，所述弯曲半径至少为3个不同值，并且至少包含实际产品的完全半径。
[0010]进一步地，所述步骤S101中，在弯曲试验时，所述弯曲角在非线性区间0
°
～20
°
和160
°
～180
°
范围内，分别至少为3个不同值，在线性区间20
°
～160
°
范围内至少为2不同值。
[0011]本申请的有益效果：（1）本申请针对空间连续多弯构件，专门设计了一种空间连续多弯构件弯曲数学模型，通过弯曲试验获得弯曲数学模型中的参数数据，数控弯曲设备基于该数学模型以及数据进行回弹动态精确补偿计算，最终实现空间连续多弯构件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间连续多弯构件弯曲成形精确动态补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S101.采用同批次材料试验试件，在相同的数控设备上，用相同的工艺参数进行多次不同旋转角、弯曲角以及弯曲半径的弯曲试验后，测量试验试件每一个弯曲段的实际延伸量以及实际弯曲角，得到如下的点阵数学关系模型Kmi=Fk（Cti，Bti，Rti，M，T，i=1，2，3，
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式（1） ；Bmi=Fb（Cti，Bti，Rti，M，T，i=1，2，3，
…
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式（2） ；其中，Kmi为试验阶段构件的实际延伸量；Bmi为试验阶段构件的实际弯曲角；Cti为试验阶段构件的试验旋转角；Bti为试验阶段构件的试验弯曲角；Rti为试验阶段构件的试验弯曲半径；M为材料性能参数；T为弯曲工艺参数；S102.建立空间连续多弯构件的补偿空间直角坐标系，试验试件的每一个弯曲段在该补偿空间直角坐标系中形成一系列离散的试验点位；S103.根据实际产品在生产时弯曲段的期望旋转角C、期望弯曲角B以及期望弯曲半径R，在补偿空间直角坐标系中形成待补偿点位，接着在补偿空间直角坐标系中找到距离该待补偿点位最近的27个试验点位，该27个试验点位在补偿空间直角坐标系中组成3*3*3的点阵结构体；S104.在点阵结构体中，选取三个相邻的试验点位，根据这三个试验点位的试验数据，固定其中试验弯曲半径Rti等于实际产品的期望弯曲半径R，采用插补法计算出实际产品的弯曲段在期望弯曲半径R下的一组第一次试验旋转角中间值、第一次试验弯曲角中间值、第一次实际弯曲角中间值和第一次实际延率中间值，同时在补偿空间直角坐标系中形成一个第一次中间点位；重复上述操作八次，从而得到相同弯曲半径R下，九组不同的第一次试验旋转角中间值、第一次试验弯曲角中间值、第一次实际弯曲角中间值和第一次实际延伸率中间值，并最终在补偿空间直角坐标系中一共形成九个不同的第一次中间点位；S105.建立补偿平面直角坐标系，在步骤S104中的九个第一次中间点位中，任意选取三个相邻的中间点位，继续固定其中试验旋转角等于实际产品的期望旋转角C，根据这三个中间点位的数据，采用插补法计算出实际产品的弯曲段在期望弯曲半径R和期望旋转角C下的一组第二次试验弯曲角中间值、第二次实际弯曲角中间值和第二次实际延伸率中间值，同时在补偿平面直角坐标系中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光俊，王巧玲，曾元松，贺子芮，黄丹，陈雪梅，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：