板料点压渐进成形锥台形零件的方法技术

一种板料点压渐进成形锥台形零件的方法，成形工具头对板料逐点顶压而成形零件，板料在受一次顶压动作后，成形工具头周围的板料产生局部变形，主要变形方向与成形工具头顶压方向相同，这个方向的变形是成形零件需要的；同时局部的变形还包括沿零件周向的变形，周向变形在成形工具两侧等量反向，这个变形是零件成形不需要的，但是由于同时产生等量反向的变形，且相邻的局部变形区域之间的周向变形会相互抑制，不会向同一个方向叠加，成形后的零件就不会产生周向的扭曲变形。与连续轨迹渐进成形的零件相比较，本发明专利技术能够消除板料因周向变形而导致的零件扭曲变形，提高零件整体成形质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及板料柔性成形方法，具体是一种。
技术介绍
钣金零件的柔性制造技术在现代产品日益多样化的趋势下越来越受到研究机构和制造行业的重视。在旋压基础上发展而来的板料渐进成形(增量成形)方法就是一种钣金零件的柔性制造技术。2001年日本人R田智仙和川村涉申请了中国专利技术专利“增量成形方法及其设备”(公开号CN 1320497A,公开日期2001. 11. 7)，提出将预定形状的板料安装在模具上，板料上方的成形工具沿模具内周连续移动而挤压板料，使材料增量成形。近年来许多学者对板料渐进成形方法进行了深入研究。 目前，普遍研究的板料渐进成形方法仍有很多与旋压成形方法相似的地方，值得注意的是，它们的成形轨迹都是连续的，成形工具在数控机床的带动下沿着连续的成形轨迹运动，同时挤压板料而成形零件。成形工具沿着成形轨迹连续向前运动的时候，成形工具不仅将局部的板料向垂直于成形轨迹的方向拉扯，同时也推动局部材料在成形轨迹方向移动产生周向变形，这种变形是不必要的，这种沿着成形轨迹的变形叠加，最终会在成形零件上以零件扭曲的形式反映出来，而降低了零件成形质量。比利时学者J. R. Duflou等2010年发表文章专门分析了连续轨迹渐进成形零件的扭曲变形问题，指出其扭曲变形是因为成形工具连续运动过程中对板料有向前的推挤作用，而产生了不必要的变形(Duflou J R, Vanhove H, Verbert J, et al. Twist revisited: Twistphenomena in single point incremental forming · CIRP Annals-ManufacturingTechnology. 2010, 59(1) :307-310.)。因此，提出一种可以使板料不产生这种非必要变形的渐进成形方法是有必要的。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的成形零件扭曲变形的不足，本专利技术提出了一种。本专利技术所述锥台形零件的几何尺寸包括锥台大端的直径D、锥台的高度H及成形角Θ ;所选用成形工具头的半径为r;所述成形角Θ等于90°减去二分之一锥角；具体步骤是第一步，根据零件形状确定成形轨迹；确定成形轨迹的具体过程是a.成形轨迹的坐标原点为与成形工具头相邻的预成形板料的表面的几何中心；建立成形轨迹的坐标系；b.确定成形工具头下压参数；所述的成形工具头下压参数包括成形工具头下压的高度e、第η个周向轨迹Qn与第η + I个周向轨迹Qn+1之间的轴向间距Λ hn、第η个周向轨迹Qn与第η + I个周向轨迹Qn+1之间的径向间距Λ Rn,以及第O个周向轨迹Qtl与第N-I个周向轨迹Qjm之间的轴向距离H。；所述的Δ Rn= Δ hncot Θ，H0=H- Δ hN_1；式中Δ hN_!为成形工具头在第N-I个周向轨迹Qim上的下压高度；C.确定周向轨迹的参数；所述周向轨迹的参数包括第O个周向轨迹Qtl的直径Dp第η个周向轨迹Qn的直径Dn，以及周向轨迹的数量N，iV=& + l=!，其中H为锥台的高度，eee为成形工具头每次的下压高度；d.确定成形工具头与预成形板料的接触面的参数；所述成形工具头与预成形板料的接触面的参数包括成形工具头与预成形板料周向接触的长度<、径向接触的长度K;所述成形工具头在第η个周向轨迹Qn上第m个点压位置 T压下后与板料的周向接触长度< =+ a2 - rMi / S: + rAhn / S2 = 4rAhn IS減形工具头在第n个周向轨迹Qn上第m个 点压位置C压下后与板料的径向接触长度C = +Kz - rAh IRn +τ ηθ ；e.确定第η个周向轨迹Qn上压点的数量Mn，以及各压点的位置Γ之间的参数；所述各压点位置之间的参数包括第η个周向轨迹Qn上第m-Ι个压点位置ΤΓ—1到第m个压点位置J；M的间距4C、间距Af所对应的中心角为、第η个周向轨迹Qn上的第O个压点位置I；"与第η个周向轨迹Qn的中心Cn点的连线与X轴的夹角夕所述第η个周向轨迹Qn的中心角《C满足of+<+...+ tff =2;τ的条件；f.确定成形工具头点压位置的参数；所述成形工具头在第η个周向轨迹Qn上第m个点压位置TT的参数包括成形工具头在每个压点位置ΓΒ"顶压板料时的起始点Pn(TJ)及终止点6(C)的坐标；第二步，使成形工具沿设计的成形轨迹顶压板料成形零件；成形中，成形工具沿成形轨迹依次逐点成形，或者该成形工具沿成形轨迹隔点成形；成形工具沿成形轨迹依次逐点成形的具体过程是a.成形工具头4的球头中心位于戽(7；°)点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达6(灯)点，板料局部变形；工具头的球头中心退回戽(<)点，一次顶压动作完成，点压位置T处的点压成形完成；移动成形工具头，使工具头球头中心到达巧( )点；工具头球头顶压板料至€(2;1)点；工具头球头退回到巧(K)点，完成对Te1点压位置的点压成形；重复上述过程，依次完成点压位置/到的点压成形，则周向轨迹Qtl完成，板料从初始位置变到Btl位置；b.重复上述成形过程，依次完成周向轨迹(V1的冲顶，使板料变形至Bim位置，零件成形完成；该成形工具沿成形轨迹隔点成形的具体过程是a.判断周向轨迹Qn上压点位置总数Mn的奇偶(m=0，I，…，Mn-I )，奇数时用M' n=Mn表示，偶数时用M" n = Mn表示；将零件周向分为4个区域，分别处于第一、第二、第三、第四象限，有飞'η=(Μ/ η-1)/4，τ" η=Μ" η/4；成形时，成形工具头4的中心位于戽(2；1')点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达点，板料局部变形；工具头的球头中心退回戽(U)点，一次顶压动作完成，点压位置；处的点压成形完成；移动成形工具头，当周向轨迹Q0上压点位置总数Mtl为奇数时，工具头球头中心到达/UH，顶压板料，工具头球头退回到所述/^7^)，完成对rf点压位置的点压成形；当周向轨迹％上压点位置总数Mtl为偶数时，工具头球头中心到达Pet(Tf)点；工具头球头退回到所述iurf)点，完成对Γ占压位置的点压成形；重复上述成形过程，依次完成/,点压位置的点压成形，#中的上标j表示周向轨迹上的第j个压点位置；b.重复上述成形过程，依次直到完成周向轨迹(V1的冲顶，使板料变形至Bim位置，零件成形完成；第三步，取下零件；得到锥台形零件。所述第一步中所述成形轨迹坐标系的原点O与成形轨迹的坐标原点重合；成形轨迹坐标系的z轴与工具头的中心线平行，并且所述z轴的方向与工具头下压的方向一致；所述成形轨迹是指在零件成形过程中工具头移动的路径。所述周向轨迹是指在零件成形过程中工具头在预成形板料上所作的圆周运动的路径 ’第O个周向轨迹Qtl的直径Dtl=DIrsin Θ，其中D为锥台零件大端的直径；第η个周向轨迹Qn的直权利要求1.一种，其特征在于，所述锥台形零件的几何尺寸包括锥台大端的直径D、锥台的高度H及成形角Θ ;所选用成形工具头的半径为r;所述成形角Θ等于90°减去二分之一锥角； 具体步骤是 第一步，根据零件形状确定成形轨迹；确定成形轨迹的具体过程是 a.成形轨迹的坐标原点为与成形工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板料点压渐进成形锥台形零件的方法，其特征在于，所述锥台形零件的几何尺寸包括：锥台大端的直径D、锥台的高度H及成形角θ；所选用成形工具头的半径为r；所述成形角θ等于90°减去二分之一锥角；具体步骤是：第一步，根据零件形状确定成形轨迹；确定成形轨迹的具体过程是：a．成形轨迹的坐标原点为与成形工具头相邻的预成形板料的表面的几何中心；建立成形轨迹的坐标系；b．确定成形工具头下压参数；所述的成形工具头下压参数包括成形工具头下压的高度e、第n个周向轨迹Qn与第n＋1个周向轨迹Qn+1之间的轴向间距Δhn、第n个周向轨迹Qn与第n＋1个周向轨迹Qn+1之间的径向间距ΔRn，以及第0个周向轨迹Q0与第N？1个周向轨迹QN？1之间的轴向距离H0；所述的ΔRn=Δhncotθ，H0=H？ΔhN？1，式中ΔhN？1为成形工具头在第N？1个周向轨迹QN？1上的下压高度；c．确定周向轨迹的参数；所述周向轨迹的参数包括第0个周向轨迹Q0的直径D0、第n个周向轨迹Qn的直径Dn，以及周向轨迹的数量N，其中H为锥台的高度，e为成形工具头每次的下压高度；d．确定成形工具头与预成形板料的接触面的参数；所述成形工具头与预成形板料的接触面的参数包括成形工具头与预成形板料周向接触的长度径向接触的长度所述成形工具头在第n个周向轨迹Qn上第m个点压位置压下后与板料的周向接触长度anm=an1m+an2m≈rΔhn/Sn1m+rΔhn/Sn2m=4rΔhn/Snm;成形工具头在第n个周向轨迹Qn上第m个点压位置压下后与板料的径向接触长度bnm=bn1m+bn2m≈rΔhn/Rn+rsinθ;e．确定第n个周向轨迹Qn上压点的数量Mn，以及各压点的位置之间的参数；所述各压点位置之间的参数包括第n个周向轨迹Qn上第m？1个压点位置到第m个压点位置的间距间距所对应的中心角为第n个周向轨迹Qn上的第0个压点位置与第n个周向轨迹Qn的中心Cn点的连线与x轴的夹角所述第n个周向轨迹Qn的中心角满足的条件；f．确定成形工具头点压位置的参数；所述成形工具头在第n个周向轨迹Qn上第m个点压位置的参数包括成形工具头在每个压点位置顶压板料时的起始点及终止点的坐标；第二步，使成形工具沿设计的成形轨迹顶压板料成形零件；成形中，成形工具沿成形轨迹依次逐点成形，或者该成形工具沿成形轨迹隔点成形；成形工具沿成形轨迹依次逐点成形的具体过程是：a．成形工具头4的球头中心位于点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达点，板料局部变形；工具头的球头中心退回点，一次顶压动作完成，点压位置处的点压成形完成；移动成形工具头，使工具头球头中心到达点；工具头球头顶压板料至点；工具头球头退回到点，完成对点压位置的点压成形；重复上述过程，依次完成点压位置到的点压成形，则周向轨迹Q0完成，板料从初始位置变到B0位置；b．重复上述成形过程，依次完成周向轨迹QN？1的冲顶，使板料变形至BN？1位置，零件成形完成；该成形工具沿成形轨迹隔点成形的具体过程是：a．判断周向轨迹Qn上压点位置总数Mn的奇偶（m=0，1，…，Mn？1），奇数时用M′n＝Mn表示，偶数时用M″n＝Mn表示；将零件周向分为4个区域，分别处于第一、第二、第三、第四象限，有τ′n=(M′n？1)/4，τ″n=M″n/4；成形时，成形工具头4的中心位于点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达点，板料局部变形；工具头的球头中心退回点，一次顶压动作完成，点压位置处的点压成形完成；移动成形工具头，当周向轨迹Q0上压点位置总数M0为奇数时，工具头球头中心到达顶压板料，工具头球头退回到所述完成对点压位置的点压成形；当周向轨迹Q0上压点位置总数M0为偶数时，工具头球头中心到达点；工具头球头退回到所述点，完成对点压位置的点压成形；重复上述成形过程，依次完成点压位置的点压成形，中的上标j表示周向轨迹上的第j个压点位置，则周向轨迹Q0完成，板料从初始位置变到B0位置；b．重复上述成形过程，依次直到完成周向轨迹QN？1的冲顶，使板料变形至BN？1位置，零件成形完成；第三步，取下零件；得到锥台形零件。FDA00002135472500011.jpg,FDA00002135472500012.jpg,FDA00002135472500013.jpg,FDA00002135472500014.jpg,FDA00002135472500016.jpg,FDA000021...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖旭东，王永军，魏生民，张纪春，元振毅，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：