基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法。给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法。算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹。

板材两点对称式渐进成形轨迹的数值模拟研究

针对分层渐进成形中金属板材易破裂的问题,在两点对称式渐进成形工艺的基础上,建立了有限元模型,确定了工具头的加工轨迹,选定合理的工艺参数。采用分层渐进成形和螺旋渐进成形的方式,利用MSC.MARC软件对圆锥台制件的渐进成形过程进行了数值模拟,对比分析了两种成形方式下目标制件的壁厚均匀性、等效塑性应变和应力状态。结果表明:与分层渐进成形相比,螺旋渐进成形使目标制件成形区域的壁厚均匀性提高了2.3%;在螺旋渐进成形方式下,等效塑性应变的变化量更小,变形更加均匀,应力三轴度较小,成形质量更高。

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。

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。

电弧增材成形轨迹曲率对熔积层形貌的影响

在高效低成本电弧增材熔积成形过程中,熔积成形轨迹对熔积层形貌有重要影响。为了掌握成形轨迹对熔积层形貌的影响机理,借助于机器人MIG焊技术,以ER316L不锈钢为成形材料,研究了成形轨迹不同曲率半径对圆弧焊道焊宽及余高的影响。结果表明,电弧增材成形圆弧轨迹对电弧形态及熔滴过渡的影响主要来源于磁偏吹效应;在成形速度不变的情况下,随着轨迹曲率的增加,焊宽逐渐变宽,余高整体升高。

三轴与五轴数控渐进复合成形轨迹规划

综合考虑挤压工具对待成形件曲面的可接近性和数控渐进成形效率,提出了三轴与五轴数控渐进复合成形策略及其成形轨迹规划方法。通过识别待成形件STL模型的三角面片各边的凸凹性,以三轴数控渐进成形挤压工具对模型各曲面的可接近性,将模型曲面划分出三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形加工的区域,进而对成形轨迹进行分区规划并在相应的曲面分区内分别生成出三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形加工轨迹。算法应用实例表明,该方法能够实现三轴与五轴数控渐进复合成形所需曲面分区及其成形轨迹规划与生成。

板料多道次渐进成形轨迹规划与生成研究

针对多道次渐进成形,分析了轮廓铣削、由外向内轮廓铣削和由内向外轮廓铣削等三种成形轨迹的生成方法,利用ANSYS/LS-DYNA软件通过数值模拟,对比三种成形轨迹对多道次渐进成形板材件厚度分布和减薄率的影响。研究结果表明,由外向内轮廓铣削轨迹较比其他轨迹厚度分布均匀,减薄率小,能够获得较好的成形效果,具有较好的应用前景。

异形零件渐进成形数值模拟及参数优化

渐进成形具有工艺灵活,适应性强等优点,受到了广泛的关注。本文以一镁合金花形异形零件为例,对其渐进成形工艺进行模拟研究。首先对其成形轨迹进行设定,之后建立有限元数值模拟模型,模拟研究不同的成形工艺参数对成形质量的影响,分析其影响规律,并给出最优的成形工艺参数,对于实际生产具有一定的指导意义。

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。

金属板材数控渐进成形螺旋线轨迹生成

在分析金属板材数控渐进成形特点的基础上,指出现行等高线运动成形方式存在的问题,提出了一种基于螺旋运动的数控渐进成形方式和基于STL数据模型的螺旋线成形加工轨迹的生成算法。利用顶点偏置方法生成STL模型的等距模型,采用一系列水平面和与Z轴平行的平面分别切割该等距模型,求出其交线的交点,并将其连接成螺旋线成形加工轨迹。算法应用实例表明,该算法能够生成无干涉的螺旋线成形加工轨迹。

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。

基于倾斜轨迹的数控渐进成形厚度均匀化方法

为解决数控渐进成形中成形件厚度不均匀的问题,提出一种基于倾斜轨迹的成形件厚度均匀化方法。该方法采用与水平面成一定角度的倾斜轨迹,使板料姿态在数控渐进成形过程中不断得到调整,进而调整曲面各处的成形角,使曲面各处成形角差异减小,避免成形角过大的曲面因减薄过大而破裂,同时达到成形件厚度均匀化的目的。运用遗传算法,通过优化用来生成倾斜轨迹的模型切割面姿态,进而生成能够使曲面各处成形角差异最小的最佳倾斜轨迹。基于水平轨迹和倾斜轨迹的数控渐进成形数字模拟分析和成形实验结果表明,该方法能使数控渐进成形件厚度差减小且成形件厚度均匀化。

基于工具头往复运动加工的数控渐进成形轨迹生成

针对传统的成形工具沿着一个方向运动的数控渐进加工轨迹容易造成材料沿着一个方向流动从而导致成形板材发生破裂的问题,提出了一种基于成形工具往复运动的数控渐进成形轨迹。利用有限元分析软件ANSYS对成形工具沿着一个方向运动和往复运动的数控渐进成形轨迹进行了仿真。结果表明:基于成形工具沿着一个方向运动和成形工具往复运动下,成形后板材的Z向偏差值的平均值与最大值分别为0.1917、0.3947和0.1437、0.3412 mm,后者成形轨迹下板材成形后的轮廓精度更高;另外,相对于前者,后者轨迹下成形后板材的内部材料流动量更小,成形的板材更不容易破裂;最后,前者和后者成形轨迹下,板材成形后的最大应力分别为79.6和61.4 Pa,相对于前者成形轨迹,后者成形轨迹能够降低板材成形过程中的应力。

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。

面向板料姿态多方位调整式数控渐进成形的成形轨迹生成

为了解决大成形角板材件的数控渐进成形问题,提出一种面向板料姿态多方位调整的成形轨迹的生成方法。研究出通过板料姿态面与刀位面求交方式生成出能够调整板料姿态面的成形轨迹生成算法,并利用C++语言在Windows 7环境下完成了算法实现,并给出了算法应用实例。算法应用实例表明,该算法能够生成出可应用于板料姿态多方位调整的成形轨迹。最后,采用实际成形实验,对所提板料姿态多方位调整的成形轨迹生成算法进行了验证和评估。实验结果表明,该成形轨迹在数控渐进成形中能够多方位调整板料姿态,使得包含有大成形角的板材件能够顺利成形,最大厚度为0.872 mm、最小厚度为0.204 mm、平均厚度为0.729 mm。

金属板料点压渐进成形试验与模拟研究

板料渐进成形方法是一种钣金零件的柔性制造工艺。为减小连续轨迹渐进成形零件的周向扭曲变形,对逐点挤压板料的渐进成形方式(点压渐进成形是利用成形工具头沿零件的等高线逐点顶压板料而成形零件的一种渐进成形方法)进行研究。建立根据零件尺寸计算点压渐进成形过程中压下量、压点间距与压点位置等的关系式;分析点压渐进成形的零件周向扭曲变形较小的原因,是因为在成形过程中板料主要受成形工具轴向的挤压,材料周向流动较少;建立影响零件表面质量的各压点变形区的相交度与成形参数间的计算关系,相交度越大零件表面质量越好。通过试验与有限元模拟对锥台型试件的点压渐进成形与连续轨迹渐进成形进行对比分析。试验与模拟结果表明,点压渐进成形是一种有效的钣金零件柔性成形方法,所成形试件的周向变形较小,零件成形精度较高,模拟结果与试验相符。

单道次渐进成形圆孔翻边的数值模拟

基于DYNAFORM软件分析平台构建有限元模型,对单道次渐进成形和冲压圆孔翻边过程进行数值模拟,对比分析两者成形力、应变和厚度的变化与分布及成形极限图;研究了成形轨迹等高线轨迹和螺旋线轨迹、螺旋线升角和成形工具直径等工艺参数对成形过程的影响。结果表明,渐进成形翻边过程的成形性较好,其变形特点不同于冲压翻边。采用螺旋线轨迹,选择合理的升角和成形工具直径可提高成形能力和成形质量。

基于数控机床的金属板材无模单点渐进成形研究

针对金属板材无模渐进成形技术存在的设备成本高、支撑不易制作等问题,探讨了利用数控机床实现金属板材无模渐进成形的方法;研究了与此相关的成形夹具设计、支撑制作和成形加工轨迹生成等方法;通过成形加工实验验证了该方法的实用性。

多道次双面渐进成形策略对成形质量的影响

针对大壁角深腔类零件成形难的问题,在分析平行直线、平行弧线和变角度多道次双面渐进成形的基础上,提出了一种“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略。以大壁角深腔类方锥为研究对象,通过有限元模拟结果得出,“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略在平均厚度和几何偏差上表现优越。并通过试验验证了“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略的成形效果。结果表明,“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略得到了更为均匀的厚度分布,平均厚度由0.78 mm提升为0.87 mm,厚度减薄率与变角度多道次双面渐进成形相比提高了7%,显著提高了双面渐进成形工艺中大壁角深腔类试验件的成形精度和表面质量。

铣削加工后表面形貌测量系统研究

将传感器测试技术和数控技术相结合,研制了一套基于成形轨迹测量法的加工表面形貌测量系统。铣削测量试验结果表明,该表面形貌测量系统可以快速准确绘制出被加工表面的几何形貌,且具有良好的自适应性。