一種使用混合加工軌跡的漸進(jìn)成形方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種使用混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法，用于解決單一漸進(jìn)成型加工過程中存在的效率與質(zhì)量無法并重的問題。技術(shù)方案主要步驟為：(1)建立制品三維幾何模型，并生成連續(xù)接觸漸進(jìn)成形加工軌跡；(2)設(shè)所采用板料的成形極限角為α，為確保加工安全，將制品上側(cè)壁傾角大于α?n°的部分的工具路徑變?yōu)椴▌?dòng)軌跡；再生成錘擊式漸進(jìn)成形軌跡；(3)以相鄰兩個(gè)波谷的工具軌跡點(diǎn)連線為轉(zhuǎn)軸，將兩波谷之間的軌跡點(diǎn)繞該轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度；(4)以數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脻u進(jìn)成形機(jī)可識(shí)別的格式輸出多向錘擊式漸進(jìn)成形的波動(dòng)加工軌跡；(5)成形工具按步驟(4)所述的加工軌跡進(jìn)行混合加工軌跡的漸進(jìn)成形。

A progressive forming method using hybrid machining trajectories

The invention discloses a progressive forming method using a mixed processing path, which is used to solve the problem that the efficiency and quality can not be equal in the process of a single progressive molding process. The main technical scheme comprises the following steps: (1) establish the product geometry model, and generate the forming tool path of continuous contact; (2) set up the forming limit of sheet angle alpha, to ensure the processing safety, part of the tool path will product the upper side wall angle is larger than alpha n DEG to wave trajectory; regeneration hammer type incremental forming path; (3) to track two adjacent tool trough line as the axis, the trajectory points between the two valleys around the axis of rotation angle; (4) to CNC machine tools or special progressive forming machine can identify the format of output volatility multi hammer type progressive machining the forming of the forming tool; (5) step by step (4) forming tool path of the mixed processing path.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種使用混合加工軌跡的漸進(jìn)成形方法
本專利技術(shù)涉及板材加工相關(guān)
，特別是涉及一種使用混合加工軌跡的漸進(jìn)成形方法。
技術(shù)介紹
板料漸進(jìn)成形技術(shù)中，不需要模具或僅需部分模具，僅需成形工具按數(shù)控刀路軌跡前進(jìn)，對(duì)板料逐點(diǎn)下壓即可成形任意形狀制品，適用于殼狀零件的試制、個(gè)性化定制和小批量生產(chǎn)，因而受到廣泛的關(guān)注和研究。漸進(jìn)成形過程中，如果工具和板料始終保持接觸，則可稱為連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形。若成形過程中，工具在沿加工軌跡移動(dòng)的同時(shí)，不斷抬起和落下，與板料進(jìn)行周期性的接觸，則稱之為錘擊式漸進(jìn)成形。就漸進(jìn)成形性能角度而言，錘擊式漸進(jìn)成形過程中，因?yàn)榭梢酝ㄟ^不斷的調(diào)整錘擊方向和錘擊力度來控制板料局部的變形，從而控制制件局部的厚度。而連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形的成形效率更高，但是由于沒有錘擊過程，板料不存在沿錘擊方向的局部變形，又因?yàn)橥ǔ＿x用的成形工具多是球頭工具，工具軸向變化不會(huì)對(duì)板料變形產(chǎn)生影響，因而無法有效克服現(xiàn)有漸進(jìn)成形板厚主要由成形角決定的問題。現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)存在部分關(guān)于漸進(jìn)成型方向的相關(guān)研究。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?012103390058的中國專利文獻(xiàn)提供了一種板料點(diǎn)壓漸進(jìn)成形錐臺(tái)形零件的方法，成形工具頭對(duì)板料逐點(diǎn)頂壓而成形零件，板料在受一次頂壓動(dòng)作后，成形工具頭周圍的板料產(chǎn)生局部變形，主要變形方向與成形工具頭頂壓方向相同，這個(gè)方向的變形是成形零件需要的；同時(shí)局部的變形還包括沿零件周向的變形，周向變形在成形工具兩側(cè)等量反向，這個(gè)變形是零件成形不需要的，但是由于同時(shí)產(chǎn)生等量反向的變形，且相鄰的局部變形區(qū)域之間的周向變形會(huì)相互抑制，不會(huì)向同一個(gè)方向疊加，成形后的零件就不會(huì)產(chǎn)生周向的扭曲變形。該方案中，通過對(duì)零件進(jìn)行逐漸頂壓，實(shí)現(xiàn)最終加工目的，但是其實(shí)質(zhì)依然是錘擊式漸進(jìn)成形。從加工效率角度對(duì)比兩種漸進(jìn)成形工藝時(shí)，錘擊式漸進(jìn)成形由于加工軌跡明顯長于連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形，因此加工效率明顯降低。但是在制品的加工過程中，若全部采用連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形則，常出現(xiàn)工件陡峭局部難以一次成功成形的問題；若全部采用錘擊式漸進(jìn)成形，則整個(gè)制品的加工效率明顯底下。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)板材高效高質(zhì)量進(jìn)行加工的問題，尚缺乏有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的漸進(jìn)成形加工過程中存在的質(zhì)量與效率無法兼顧的不足，本專利技術(shù)提供了一種使用混合加工軌跡的漸進(jìn)成形方法。本專利技術(shù)充分利用兩種漸進(jìn)成形工藝的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到兼顧板料的成形性能和加工效率的目的，還能夠推動(dòng)漸進(jìn)成形技術(shù)得到更為廣泛的應(yīng)用。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種使用混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法，包括以下步驟：(1)建立制品三維幾何模型，并生成連續(xù)接觸漸進(jìn)成形加工軌跡；(2)設(shè)所采用板料的成形極限角為α，為確保加工安全，將制品上側(cè)壁傾角大于α-n°的部分的工具路徑變?yōu)椴▌?dòng)軌跡；將波動(dòng)軌跡區(qū)域的加工軌跡以滿足一定成形精度的離散點(diǎn)輸出，豎向上引入正弦波動(dòng)，生成錘擊式漸進(jìn)成形軌跡；(3)根據(jù)制品在該陡峭處的實(shí)際傾角和所采用的板料的成形性能，以相鄰兩個(gè)波谷的工具軌跡點(diǎn)連線為轉(zhuǎn)軸，將兩波谷之間的軌跡點(diǎn)繞該轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度；(4)以數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脻u進(jìn)成形機(jī)可識(shí)別的格式輸出多向錘擊式漸進(jìn)成形的波動(dòng)加工軌跡；(5)成形工具按步驟(4)所述的加工軌跡進(jìn)行混合加工軌跡的漸進(jìn)成形。上述的方法中，優(yōu)選的是，步驟(1)中，采用三維CAD/CAM軟件進(jìn)行建立制件三維幾何模型。上述的方法中，優(yōu)選的是，步驟(2)中，錘擊式漸進(jìn)成形軌跡的錘擊角為90°。上述的方法中，優(yōu)選的是，步驟(2)中，n的取值范圍是5°-20°。上述的方法中，優(yōu)選的是，步驟(2)中，n為10°。上述的方法中，優(yōu)選的是，進(jìn)行步驟(5)之前，確保制品的幾何中心與夾具的結(jié)合中心重合。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形技術(shù)，難以克服板料的成形極限角限制。當(dāng)制品中出現(xiàn)局部陡峭，即成形角大的位置時(shí)，板料因局部厚度過薄而容易產(chǎn)生破裂。通常的解決方法是采用多道次的漸進(jìn)成形，通過多次“從頂至底”和“從底至頂”來逐次調(diào)整板厚。但多道次漸進(jìn)成形大幅增加了成形時(shí)間，且中間過程難以合理控制。采用多向錘擊式漸進(jìn)成形可以突破成形極限角的限制，單道次即可成形側(cè)壁傾角大的區(qū)域，但卻存在總加工時(shí)間過長的缺點(diǎn)。本專利技術(shù)的有益效果在于：采用混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法，在制品的陡峭處采用多向錘擊式漸進(jìn)成形，在其余較平緩的區(qū)域采用普通了連續(xù)錘擊式漸進(jìn)成形，達(dá)到了兼顧板料的成形性能和加工效率的目的。由于本專利技術(shù)中所述多向錘擊漸進(jìn)成形是通過數(shù)控編程的方法，將刀路軌跡編制為波動(dòng)軌跡來實(shí)現(xiàn)工具的多向錘擊動(dòng)作，因此可以和普通的接觸式漸進(jìn)成形順利銜接，不需要額外的工序與裝備，僅需在三軸數(shù)控銑床和專用漸進(jìn)成形機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)，實(shí)施方便，板料的成形性能好，成形效率高，有助于推動(dòng)漸進(jìn)成形技術(shù)得到更為廣泛的應(yīng)用。附圖說明構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。圖1為混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法的加工軌跡生成流程的示意圖。具體實(shí)施方式應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬
的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。實(shí)施例1：正如
技術(shù)介紹
所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在連續(xù)接觸式加工成型工件陡峭局部難以加工，錘擊式漸進(jìn)成型加工效率低下的不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N使用混合加工軌跡的漸進(jìn)成形方法。在結(jié)合具體軟件及材料規(guī)格的情況下，其主要過程包括：(1)用UGNX8.0建立變角度圓錐杯的三維CAD模型，錐杯母線為圓弧線，半徑為100m，錐杯開口尺寸為100mm，角度的變化范圍為20°～90°。用加工模塊，生成連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形的加工軌跡；(2)確定兩種漸進(jìn)成形加工軌跡的實(shí)施區(qū)域。由于本實(shí)施例中所采用的板料厚度為1mm的工業(yè)純鋁1060板，其成形極限角為70°左右，因此開口部分，側(cè)壁傾角為20°～60°的部分，依然采用連續(xù)接觸式漸進(jìn)成形，不需變?yōu)椴▌?dòng)的工具加工軌跡。而側(cè)壁傾角為60°～90°的底部區(qū)域，則采用多向錘擊式漸進(jìn)成形，需變換工具的加工軌跡為波動(dòng)軌跡；(3)生成多向錘擊式漸進(jìn)成形部分的加工軌跡。將底部區(qū)域的加工軌跡以0.02mm的成形精度的離散點(diǎn)輸出。設(shè)定每個(gè)波長應(yīng)滿足軌跡點(diǎn)的個(gè)數(shù)為24個(gè)，通過Lagrange線性插值法對(duì)前述離散加工軌跡點(diǎn)進(jìn)行插值，獲得新的加工軌跡點(diǎn)；在豎直方向上，引入正弦波動(dòng)，選擇正弦波長λ為0.5mm，振幅A為0.5mm，工具的水平進(jìn)給速度v為300mm/min。生成錘擊角為90°的錘擊式漸進(jìn)成形軌跡。以相鄰兩個(gè)波谷的工具軌跡點(diǎn)連線為轉(zhuǎn)軸，將兩波谷之間的軌跡點(diǎn)繞該轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)45°，并生成新的刀路軌跡；(4)以數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脻u進(jìn)成形機(jī)可識(shí)別的格式輸出漸進(jìn)成形的波動(dòng)加工軌跡；(5)采用厚度為1mm的工業(yè)純鋁1060板，將板料下本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)建立制品三維幾何模型，并生成連續(xù)接觸漸進(jìn)成形加工軌跡；(2)設(shè)所采用板料的成形極限角為α，為確保加工安全，將制品上側(cè)壁傾角大于α?n°的部分的工具路徑變?yōu)椴▌?dòng)軌跡；將波動(dòng)軌跡區(qū)域的加工軌跡以滿足一定成形精度的離散點(diǎn)輸出，豎向上引入正弦波動(dòng)，生成錘擊式漸進(jìn)成形軌跡；(3)根據(jù)制品在該陡峭處的實(shí)際傾角和所采用的板料的成形性能，以相鄰兩個(gè)波谷的工具軌跡點(diǎn)連線為轉(zhuǎn)軸，將兩波谷之間的軌跡點(diǎn)繞該轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度；(4)以數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脻u進(jìn)成形機(jī)可識(shí)別的格式輸出多向錘擊式漸進(jìn)成形的波動(dòng)加工軌跡；(5)成形工具按步驟(4)所述的加工軌跡進(jìn)行混合加工軌跡的漸進(jìn)成形。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種使用混合加工軌跡漸進(jìn)成形方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)建立制品三維幾何模型，并生成連續(xù)接觸漸進(jìn)成形加工軌跡；(2)設(shè)所采用板料的成形極限角為α，為確保加工安全，將制品上側(cè)壁傾角大于α-n°的部分的工具路徑變?yōu)椴▌?dòng)軌跡；將波動(dòng)軌跡區(qū)域的加工軌跡以滿足一定成形精度的離散點(diǎn)輸出，豎向上引入正弦波動(dòng)，生成錘擊式漸進(jìn)成形軌跡；(3)根據(jù)制品在該陡峭處的實(shí)際傾角和所采用的板料的成形性能，以相鄰兩個(gè)波谷的工具軌跡點(diǎn)連線為轉(zhuǎn)軸，將兩波谷之間的軌跡點(diǎn)繞該轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度；(4)以數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脻u進(jìn)成形機(jī)可識(shí)別的格式輸出多向錘擊式漸進(jìn)成形的波動(dòng)加工軌跡；(5)成形工具按步驟(4)所述的加工軌跡進(jìn)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王進(jìn)，姜虎森，李麗華，周鵬，王小連，柳琪，金燁堂，王旭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青島理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37