基于 ＵＧ 的五轴数控渐进成形轨迹生成研究

针对金属板材五轴数控渐进成形轨迹生成的需求,研究了基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成方法.为使挤压工具能够按照用户所希望的方向挤压板材,给出了五轴数控渐进成形中基于前倾角和侧倾角的挤压工具姿态定义方法.研究了基于等残留高度的五轴不等层间距等高线轨迹生成方法以及交错运动轨迹生成方法,并给出了五轴数控渐进成形加工轨迹应用实例仿真.     

基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成研究（英文）

针对金属板材五轴数控渐进成形轨迹生成的需求,研究了基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成方法。为使挤压工具能够按照用户所希望的方向挤压板材,给出了五轴数控渐进成形中基于前倾角和侧倾角的挤压工具姿态定义方法。研究了基于等残留高度的五轴不等层间距等高线轨迹生成方法以及交错运动轨迹生成方法,并给出了五轴数控渐进成形加工轨迹应用实例仿真。     

金属板料单点渐进成形下压点分散的等高线混合成形轨迹生成

等高线成形轨迹是现行金属板料单点渐进成形的主要加工方式。针对板料渐进成形过程中由于成形工具头挤压造成的工具头下压点过于集中产出的成形件局部凹陷、破裂及成形件整体扭曲和板厚分布不均匀等问题,提出了一种结合商业Unigraphics NX 10.0(UG 10.0)软件轮廓铣削加工中混合加工策略和沿部件斜进刀方式结合的金属板料单点渐进成形等高线成形轨迹生成的方法。Abaqus有限元数值模拟和实验分析表明,使用上述方法成形的成形件不仅避免了成形表面局部凹陷和破裂问题,还解决了成形件整体扭曲和板厚分布不均匀等问题。     

数控渐进成形下压点分散的等高线成形轨迹生成

为解决在数控渐进成形中由于挤压工具压入点集中而使工件局部凹陷的问题,研究了基于商用UG软件的挤压工具下压点沿工件轮廓均布的等高线成形轨迹生成方法,并通过数字模拟和实际成形实验分析了所生成下压点分散成形轨迹的成形效果。结果表明,该方法能够解决工件局部凹陷问题,提高成形质量。     

数控渐进成形下压点分散的等高线成形轨迹生成

为解决在数控渐进成形中由于挤压工具压入点集中而使工件局部凹陷的问题,研究了基于商用UG软件的挤压工具下压点沿工件轮廓均布的等高线成形轨迹生成方法,并通过数字模拟和实际成形实验分析了所生成下压点分散成形轨迹的成形效果。结果表明,该方法能够解决工件局部凹陷问题,提高成形质量。     

网孔板数控渐进成形中垫板厚度对成形质量的影响研究

为了防止网孔板材与成形工具头直接接触而导致破裂,可在网孔板上放置一块垫板进行数控渐进成形。本文选用0.7、0.88、1.0 mm三种厚度的1060无孔铝板作为垫板,研究了不同厚度垫板对网孔板材成形效果的影响。用有限元分析和成形试验的方法,对比分析了成形件厚度分布、网孔板周向扭曲、成形件轮廓尺寸和表面粗糙度等。有限元数值模拟表明,垫板厚度0.88 mm成形的网孔板材的位移变化量最小,材料扭曲现象最不明显。成形试验结果表明,三种不同厚度垫板下成形网孔板材的外形轮廓最好的是1.0 mm,0.88 mm的次之,0.7 mm的最差;表面粗糙度最好的是0.88 mm,1.0 mm的次之,0.7 mm的最差。     

面向数控渐进成形鼓包问题的成形轨迹生成与规划

针对数控渐进成形中鼓包的问题,提出了基于STL(Sterolithography)模型的等高线轮廓扫描、等高线轮廓与底面扫描、各等高层由外向内全扫描和各等高层由内向外全扫描4种挤压工具扫描运动轨迹类型,并给出了基于STL模型顶点偏置算法和多边形边偏置算法的各类型挤压运动轨迹生成方法;同时,采用有限元分析软件对这4种扫描运动轨迹的数控渐进成形效果进行了数字模拟仿真分析。研究结果表明,采用各等高层由内向外全扫描的轨迹进行数控渐进成形时不发生鼓包现象,并且能够减少制件的整体厚度差。     

双面数控渐进成形仿真系统

为解决双面数控渐进成形由于采用两个工具头而导致的成形轨迹复杂且容易发生错误的问题,提出一种基于二重点阵模型的双面数控渐进成形仿真方法。根据双面数控渐进成形的特点,采用二重点阵模型表示板材上下表面,判断二重点阵的点与工具头、点与工具头成形轨迹扫略区域的位置关系,将成形板材件的形状变化转化为点阵模型中点的位移变化,对点进行位移变换并重构为面,最终形成成形件的仿真模型;根据渐进成形中板材厚度减薄正弦规律,给出了成形件厚度分布云图;利用VC++和Open GL开发了双面数控渐进成形专用仿真软件。算法实例表明,所开发的软件系统能够模拟仿真双面数控渐进成形板材变形过程,可进行成形轨迹检测、厚度分布云图显示及成形性判断,运行稳定可靠,具有可应用性。     

点压渐进成形工具头运动轨迹形成方法研究

在普通渐进成形工艺的基础上,结合CNC成形锤渐进成形工艺特点,通过改变成形时的刀路轨迹,将二维等高线层上的点离散为正弦曲线上的插值点,使工具头在每一层上有规律地进行跳跃式运动,从而形成新的点压式渐进成形工艺。在数控渐进成形机床上,使用点压渐进成形工艺成形出65°定角度圆形口锥杯以及方形口锥杯。结果表明,使用这种方法修改后的运动轨迹能在数控渐进成形机床上实现加工,验证了点压式渐进成形工艺的可行性,并且可以用于不同形状的刀路轨迹。     

成形轨迹对数控渐进成形质量的影响

为了研究数控渐进成形过程中不同的成形轨迹对成形质量的影响,在给出下压点集中的等高线轨迹、下压点分散的等高线轨迹、等螺距螺旋线轨迹和不等螺距螺旋线轨迹这4种成形轨迹的生成方法的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对基于这4种成形轨迹的数控渐进成形过程进行数值模拟,并根据数值模拟结果,对比分析了基于这4种成形轨迹的成形厚度、等效应变、单元位置偏移和轮廓尺寸精度。研究结果表明:下压点集中的等高线轨迹对应的数值模拟模型与理论模型在Z方向的平均偏差最小,下压点分散的等高线轨迹对应的数值模拟模型在XOZ截面处单元位置偏移幅度最小,不等螺距螺旋线轨迹对应的数值模拟模型表面质量最好,整体减薄幅度最小。     

双凸板材件的数控渐进成形研究

针对数控渐进反向成形中无法直接成形加工双凸板材件的问题,提出了基于双面挤压的双凸板材件数控渐进反向成形方法。该方法通过设计从正反两面可接近各形体的支撑模,并把板材用两个支撑模装夹,从正反两面挤压板材来实现双凸板材件成形。给出了双凸板材件的成形工艺方案和支撑模设计方法,研究了双凸板材件数控渐进反向成形过程数字模拟分析的方法并运用数值模拟分析了该方案的可行性,并且通过成形试验,完成了双凸板材件的制作。研究结果表明,基于双面挤压的数控渐进反向方法可应用于双凸板材件的制作。     

数控渐进成形中挤压方向对钣金件厚度均匀化影响

针对数控渐进成形中钣金件厚度不均匀的问题,提出一种新的挤压方向与水平面成一定角度的倾斜挤压成形方式。该方法采用根据成形角优化的倾斜轨迹,并沿着垂直于该倾斜轨迹的方向挤压板材。而传统方法多采用挤压工具沿Z轴方向的竖直挤压成形方式。采用数值模拟和实际成形实验相结合,对比分析了倾斜挤压方式和竖直挤压方式对成形件厚度均匀化的影响。数值模拟结果表明:竖直挤压时板材件厚度差为0.4011 mm,倾斜挤压时板材件厚度差为0.3883 mm,即倾斜挤压时板材件厚度差较竖直挤压时小,说明倾斜挤压时板材件厚度更均匀一些。成形实验结果也表明:竖直挤压时板材件厚度标准差为0.099 mm,倾斜挤压时板材件厚度标准差为0.0933 mm,因此,倾斜挤压成形较竖直挤压成形能够使板材件厚度分布更均匀。     

金属板材数控渐进成形加工轨迹交互修改及优化

金属板材数控渐进成形技术，是一种利用快速原型分层制造的思想对金属板材进行逐层挤压而成形金属覆盖件的柔性加工技术。本文介绍了金属板材数控渐进成形技术的过程、原理，同时，主要针对加工过程中发生的破裂、凹陷等缺陷，提出了一种基于NURBS的加工轨迹人机交互修改和优化的方法，解决了复杂曲面零件无法加工的难题，实现了金属板材数控渐进成形加工过程的快速响应。     

基于渐进成形的修复体加工实验

板料数控渐进成形工艺是一种柔性成形工艺,这种工艺非常适合加工小批量、多品种和形状复杂的板料产品。以医疗修复体为实验对象,分别采用正成形、负成形工艺在渐进成形专用机床上完成渐进成形加工。针对工具头与支撑体间隙不合理导致零件表面产生挤压痕迹的问题,提出一种基于零件模型的整体偏置方法生成支撑体模型,很好的解决了加工件表面的质量问题。对成形零件变形区厚度及回弹变形进行测量,并对所得数据进行分析。试验结果表明,数控渐进成形中材料厚度变化遵循正弦定律;负成形加工件的厚度误差、回弹量均比有支撑的正成形大,并对影响零件厚度、回弹的主要因素进行了初步分析。     

基于数值模拟的金属板材渐进成形板厚分布与力学性能分析(英文)

以方锥台为基准模型,采用数值模拟和拉伸试验研究金属板材渐进成形的板材厚度分布与力学性能,建立渐进成形有限元模型并进行试验验证,通过对成形工具头的位移约束来保证有限元模型中的成形轨迹与实际加工时一致。验证正弦法则预测板厚的有效性,研究成形轨迹与最小板厚及其位置的关系。结果表明:该法则只适用于以纯拉伸变形方式为主的成形区域,最小板厚与工具头直径密切相关,而其位置则决定于层间距,成形后的零件拉伸试验表明渐进成形后材料塑性急剧下降,同时由于加工硬化的影响导致强度显著增强。     

基于NC代码的数控渐进成形有限元分析轨迹点提取研究

针对数控渐进成形有限元分析中非线性运动加载问题,提出了一种基于NC代码的数控渐进成形有限元分析轨迹点的提取方法。首先通过VC++编程对NC代码文件进行读取,识别出NC代码中刀具轨迹的插补形式;然后分别按照直线插补和圆弧插补两种插补形式,将刀具轨迹按给定的精度离散成点群,并将点的坐标连同设定的时间分别存储为有限元分析软件可读入的文本格式文件。基于ANSYS/LS-DYNA的应用实例表明,利用该方法从NC代码中获取的有限元分析所需轨迹点,可保证数控渐进成形有限元分析仿真稳定可靠地进行。     

数控渐进成形与数控铣削的残余高度对比分析

数控渐进成形与数控铣削既有共同之处也有不同之处。针对目前在数控渐进成形研究中都采用数控铣削模式的加工轨迹,并且对于残余高度的计算也都采用依据铣削加工模式计算方法的问题,通过对比分析数控渐进成形件与数控铣削件的表面残余高度,研究了数控铣削加工模式中残余高度计算方法在数控渐进成形中的可应用性,以及等残余高度轨迹在数控渐进成形中的实用性。研究结果表明,数控铣削加工中残余高度的计算方法和等残余高度轨迹在数控渐进成形中具有可应用性。     

网孔板渐进成形性能

采用单点连续渐进成形和点压渐进成形分别对网孔板进行定角度锥杯实验,实验结果显示单点连续渐进成形极限角为48°,大于点压渐进成形极限角为45°。采用这两种渐进成形方式,网孔板变形区域的圆孔均变成椭圆孔。通过测量这两种渐进成形42°定角度锥杯椭圆孔长轴尺寸,表明单点连续渐进成形网孔变形相对较小。采用动态有限元软件,模拟这两种渐进方式成形42°定角度锥杯过程,研究对比其应变、厚度及成形力的变化。模拟结果表明,点压渐进成形网孔板应变、厚度变化波动范围较小,成形力较单点连续渐进成形减小了44%,这两种渐进成形网孔板锥杯的椭圆孔短轴侧厚度较长轴侧厚度减小很多。     

基于半约束的开口槽类件的数控渐进成形

针对成形角较大的开口槽类件在渐进成形中厚度减薄严重且难于成形的问题,提出一种基于半约束固定方式的开口槽类件的数控渐进成形方法。该方法采用部分约束方式,仅固定板材的一侧,使非固定侧板料在成形力的作用下向成形区移动,进而增大变形区域和参与变形的板料金属量,以减小板材厚度的减薄幅度。给出了基于半约束固定的开口槽类件的数控渐进成形工艺和成形轨迹规划策略,并以包含有90°成形角的开口槽类件为实验件,进行了全约束与半约束数控渐进成形的对比实验。实验结果表明:在两道次成形策略下,全约束固定方式无法成形出该板材,而半约束固定方式成功成形。其中,成功成形出的零件平均厚度为0. 65 mm,最小厚度为0. 505 mm,轮廓横向偏差最大为0. 62 mm,这说明半约束成形能大大降低板材厚度的减薄率、提高板材的成形性能。     

基于金属板材数控渐进技术的汽车座椅成形工艺

金属板材数控渐进成形工艺不需要专用的模具,是一种柔性的成形工艺.在工艺规划中,通过零件的数字模型来调节成形工具的运行轨迹,达到渐进成形零件形状的目的.由于汽车座椅形状复杂,金属板材渐进成形较困难.本文对其数控渐进成形工艺进行了分析,提出由建模、工艺分析、轨迹生成、HrpDSF处理、安装定位、加工润滑、后处理等组成的金属板材数控渐进成形工艺规划方法,成功地应用于汽车座椅的数控渐进成形中.并对汽车座椅数控渐进成形加工中,通常出现的破裂、回弹、起皱等严重影响成形质量的缺陷原因进行分析,采取不同的处理防范措施,取得满意的效果.为今后完善和发展金属板材数控渐进成形技术起到重要作用.