逐步成型工件的方法技术

本发明专利技术公开了一种逐步成型工件的方法。该方法包括确定所需工件几何形状；产生工具路径，其中，从距参考平面距离最远处的点向外成型特征；以及逐步成型工件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在逐步成型期间，在由一个或多个工具对工件施加的负载力下使工件成型为所需形状。在工件已逐步成型为所需形状之后，工件几何形状可在成型工具与工件分离时发生改变。因此，当工具负载力不再施加在工件上时，工件可能回弹为与所需形状不同的形状。 另外，逐步成型的工件中的残余应力可导致不希望的变形，其也会导致尺寸不精确。尺寸不精确会在成型工件时积累。例如，尺寸的精确度和先前成型特征的刚度会对在工件上精确成型特征的能力产生影响。因此，先前成型的特征的尺寸不精确可能会影响或增加后续成型的特征的尺寸不精确性和/或不希望的塑性变形。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，公开了一种。该方法包括确定工具挤压参数、部分地基于工具挤压参数产生工具路径、并基于工具路径将工件逐步成型为所需几何形状。根据本专利技术的另一个方面，公开了一种。该方法包括确定所需工件几何形状、确定所需工件几何形状的法向矢量、对所需工件几何形状的特征分类、基于与各个特征相关联的法向矢量确定用于各个特征的工具路径、确定工具挤压参数以及基于工具路径和工具挤压参数逐步成型工件。根据本专利技术的一个实施例，其中确定工具挤压参数的步骤进一步包含产生最终工具路径并将最终工具路径从基于法向矢量的坐标系转换至XYZ坐标系。根据本专利技术的一个实施例，其中确定法向矢量的步骤包括确定所需工件几何形状的一组坐标并对该组坐标的成员确定法向矢量。附图说明图1为用于成型工件的逐步成型系统的示例性侧视图。图2、3为说明了示例性法向矢量的工件的示例性侧面截面图。图4-7为正在逐步成型的工件的示例性侧面截面图。图8为用于逐步成型工件的示例性工具路径的立体图。图9为图8的顶视图，显示了 U-V平面。图10为工件在图8的U-V平面中的截面图。图11为的流程图。具体实施例方式本说明书中公开了本专利技术的具体实施例，然而应理解，所公开的实施例仅为本专利技术的示例，其可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制，可放大或缩小一些特征以显示特定组件的细节。另外，一个实施例的任意或所有特征可与任何其它实施例相组合。因此， 本说明书中所公开的具体结构性和功能性细节不可解释为限定，而仅为权利要求的代表性基础和/或用于教导本领域技术人员以不同方式实施本专利技术的代表性基础。参考图1、2，显示了用于逐步成型工件12的示例性系统10。工件12可由任意合适的材料或具有所需成型特性的材料(例如金属、金属合金、聚合材料、或其组合)制成。在至少一个实施例中，工件12可设置为金属板材。在一个或多个实施例中，工件12可设置为总体上平坦或至少部分预成型为非平坦构造的初始构造。系统10可用于逐步成型工件。在逐步成型时，通过一系列较小的逐步变形使工件成型为所需配置。可通过沿着工件的一个或多个表面并与其抵靠来移动一个或多个工具以提供较小的逐步变形。可沿着预定的或编程的路径进行工具移动。另外，可适应性地基于例如来自传感器(如测压元件)的测量的反馈实时编程工具移动路径。这样，可在移动至少一个工具时逐步地进行逐步成型而不从工件去除材料。美国专利申请文件12/369,336 中公开了这种系统10的更多细节，其作为参考以全文合并入本文。下面将提供这种系统10 所设有的一些组件的概要。系统10可包括多个帮助成型工件12的组件，例如夹具总成20、第一操纵装置22、 第二操纵装置24和控制器26。夹具总成20可被设置为用于支撑工件12。夹具总成20可被配置为至少地部分形成开口 28的框架。当夹具总成20支撑工件12时，工件12可设置在开口 28中或至少部分地遮盖开口 28。夹具总成20可包括可被配置为用于接合工件12并对其施加力的多个夹具30。夹具30可沿开口 28的多个侧面设置，且可具有任意合适的构造和相关联的驱动机构。例如， 可手动、气动、液压或电驱动夹具30。另外，夹具30可被构造成用于向工件12提供固定大小的或可调节大小的力。第一和第二定位装置或操纵装置22、24可被设置为用于定位第一和第二成型工具32、32’。第一和第二操纵装置22、24可具有多个自由度，例如可具有六个自由度的六轴操纵装置(hexapod manipulator) 0操纵装置22、24可被构造成用于沿多个轴(例如在不同正交方向上延伸的轴，例如X、Y、Z轴)移动相关联的工具。第一和第二成型工具32、32’可分别容纳在第一和第二工具架34、34’中。在一个或多个实施例中，第一和第二工具架34、34’可设置在转轴上并可被构造成用于围绕相关联的转动轴旋转。成型工具32、32’可施加力以形成工件12而无需移除材料。成型工具32、32’可具有任意合适的几何形状，包括但不限于平坦、弯曲、球形、锥形或者其组合。为简短起见， 附图及相关文本中描述了球形工具。 一个或多个控制器26或控制模块可被设置为用于控制系统10的运转。控制器26 可适用于接收计算机辅助设计(CAD)或坐标数据并提供计算机数控(CNC)以使工件12成型为设计规格。另外，控制器26可检测并控制测量系统的运转，测量系统可被设置为用于在成型过程期间监测工件12的空间特征。在逐步成型期间，在由一个或多个工具对工件施加的负载力下使工件成型为所需形状。在工件已逐步成型为所需形状之后，工件几何形状可在成型工具与工件分离时发生改变。因此，当工具负载力不再施加在工件上时，工件可能回弹为与所需形状不同的形状。 另外，逐步成型的工件中的残余应力可导致不希望的变形，其也会导致尺寸不精确。尺寸不精确会在成型工件时积累。例如，尺寸的精确度和先前成型特征的刚度会对在工件上精确成型特征的能力产生影响。因此，先前成型的特征的尺寸不精确可能会影响或增加后续成型的特征的尺寸不精确性和/或不希望的塑性变形。为了帮助解决一个或多个上述问题，可使用如下文所述的逐步成型的方法来成型工件。该方法可采用设置在工件相对侧上的成型工具。可以以独立或连续成型一个或多个特征的相对方式在工件上成型特征。另外，各个特征可从特征上的点或区域向外成型，该点或区域被设置为(1)距参考平面或参考位置距离最大；和/或(2)从工件表面延伸的法向矢量被设置为与从参考平面或参考位置延伸的法向矢量或法向轴线基本上平行。参考图2、3，显示了逐步成型工件的两个示例，描述了可进行向外成型的点或区域。在图2中，工件12显示为带有距示例性参考平面42距离最远的点40。法向矢量 44显示为在点40处从工件12的表面开始延伸。法向矢量44的指向与从参考平面42延伸的法向矢量或法向轴线46基本上平行。因此，可从法向轴线46向外成型工件12以实现图中显示的所需工件构造。在图3中，显示了多个从工件12的区域延伸的法向矢量44，其指向与从参考平面 42延伸的法向矢量或法向轴线46基本上平行。因此，可从法向轴线46或类似位置中的任意一个向外成型工件12以实现图中显示的所需工件构造。在图2、3中，将参考平面42描述为延伸穿过工件12的至少一部分。在一个或多个实施例中，工件12的初始构造可形成参考平面或参考位置。例如，对于具有基本上平坦初始构造的工件，参考平面42可为工件12所在的平面。对于不平坦工件，参考位置可为工件12在逐步成型之前尚未预成型的表面。另外，参考构造可为数学确定的不与工件12相交的表面或基准面。例如，这种参本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种使工件逐步成型的方法，包含：确定工具挤压参数；部分地基于所述工具挤压参数产生工具路径；以及基于所述工具路径相对于参考平面将所述工件逐步成型为所需几何形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：维及达·塞纳卡·克利德纳，夏志永，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US