CN102366770B - 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法 - Google Patents

新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102366770B
CN102366770B CN2011103037038A CN201110303703A CN102366770B CN 102366770 B CN102366770 B CN 102366770B CN 2011103037038 A CN2011103037038 A CN 2011103037038A CN 201110303703 A CN201110303703 A CN 201110303703A CN 102366770 B CN102366770 B CN 102366770B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bending
section bar
stretch
crooked
profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2011103037038A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102366770A (zh
Inventor
于忠奇
林忠钦
刘传香
陈仙风
孔庆帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN2011103037038A priority Critical patent/CN102366770B/zh
Publication of CN102366770A publication Critical patent/CN102366770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102366770B publication Critical patent/CN102366770B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

本发明提供了新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，包括步骤：将型材的弯曲轨迹曲线离散成用弦代替的各个分段，将成形中的弯曲过程离散成各个弯曲步，建立每个弯曲步中型材的伸长量和型材长度，弯曲半径之间的公式关系，得到每个弯曲步中型材零件的伸长量；模拟弯曲过程，建立每个弯曲步中弯曲控制点的坐标的几何关系，得到控制点在各个弯曲步中的坐标；将控制点在各个弯曲步中的坐标导入仿真软件，进行计算。本发明通过把圆弧离散用弦代替，在控制点沿着弦运动时型材弯曲，在弯曲的过程中施加拉伸量，可以很好的均匀大型型材内部的应变，减小起皱和畸变，提高尺寸精度，同时由于在弯曲的过程中拉伸，补拉的工艺可以去除，可以提高生产效率。

Description

新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法
技术领域
本发明涉及的是一种型材拉弯工艺设计领域的方法，具体的是一种可实现均匀变形的拉弯工艺加载轨迹的设计方法，尤其是新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法。
背景技术
型材拉弯成形工艺以其制品精度高、表面质量好，在飞机和汽车的型材弯曲件的制造中得到广泛应用。飞机制造中拉弯工艺主要用于成形机身、机翼、进气道的隔框、加强缘条等骨架零件；汽车生产中主要用于车身结构和保险杠的中空铝型材弯曲件成形。随着高强度轻质型材，如高强铝合金、镁合金和钛合金，在运载工具上使用，同时产品加工精度要求的日益提高，现有的型材拉弯工艺加载轨迹都受到各自缺点的限制。现阶段拉弯成形的难点在于如何有效地预测成形后的尺寸精度。拉弯工艺方法对零件拉弯的尺寸精度有重要影响，工艺加载轨迹是拉弯工艺的重要组成部分，工艺加载轨迹控制着拉弯过程中弯曲角度和位移，进而决定型材拉弯件变形的均匀性。选择合理的工艺加载轨迹对于制造高尺寸精度型材零件有重要影响。
传统的型材拉弯工艺加载轨迹为预拉－弯曲－补拉3个工步，现有的型材拉弯工艺技术都集中研究传统工艺加载轨迹下预拉和补拉对零件尺寸精度的影响。对于具有大包角特征的型材拉弯零件，由于型材与拉弯模具间存在摩擦的作用，如果弯曲工步结束后，施加补拉工步，补拉力只能影响靠近拉力作用点一侧的型材变形，无法对远离拉力作用点的另一侧型材变形产生影响，这样会导致被加工型材各处的应变不均匀，从而影响加工后的型材零件尺寸精度。
经对现有文献检索，至今未发现对考虑摩擦的型材拉弯工艺加载轨迹的设计方法的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种考虑摩擦的型材拉弯工艺加载轨迹的设计方法，本发明是对传统的型材拉弯工艺进行改进，将传统拉弯工艺中的补拉量按照与摩擦系数相关的函数进行离散，然后逐步在弯曲过程中同时进行一定的拉伸量，从而克服摩擦对补拉量分布不均匀的影响。
根据本发明的一个方面，提供一种新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，实施方案如图1所示，具体包括如下步骤：
第一步，确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，建立与摩擦系数相关的每步伸长量的计算公式，得到每个弯曲步中型材拉伸后的长度；
第二步，由每个弯曲步中型材当前长度，得出型材控制点的坐标；
第三步，将型材控制点轨迹代入仿真轨迹进行工艺过程数值仿真。
更为具体地，本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
第一步：
确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，此伸长量的总和就相当于传统工艺加载轨迹中的补拉量，每步的伸长量通过以下公式推导得到：
规定：                                                
Figure 916282DEST_PATH_IMAGE001
为预拉伸量， 
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为型材长度， 为型材纯弯曲时应变中性层与下表面的距离， 
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为型材弯曲半径， 
Figure 626017DEST_PATH_IMAGE005
为预拉使中性层向下的偏移量， 
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为预拉产生的应变， 为纯弯曲的应变，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为型材下表面到偏移后应变中性层的距离， 
Figure 556113DEST_PATH_IMAGE009
为每步弯曲的角度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为第n步包覆的角度，
Figure 611794DEST_PATH_IMAGE011
为成形结束需要弯曲的角度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为第n步弯曲结束后型材的长度， 
Figure 428440DEST_PATH_IMAGE013
为第n步包覆结束后型材与模具接触部分的总长度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为第n步包覆结束后型材自由端长度， 
Figure 729234DEST_PATH_IMAGE015
为型材与模具的摩擦系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为每步的拉伸量，K为控制拉伸变形系数，如附图2。
型材预拉时，型材上应变处处相同，即
型材纯弯曲时，下表面应变为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
假设，预拉使弯曲时应变中性层向下偏移
Figure 807097DEST_PATH_IMAGE019
，则距离中性层
Figure 111039DEST_PATH_IMAGE019
处，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
则
Figure 949944DEST_PATH_IMAGE021
使型材下表面应变为0的总应变为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，其中：
Figure 655732DEST_PATH_IMAGE023
A点与B点的应变关系为
Figure DEST_PATH_IMAGE024
当在夹持端施加一个小的拉伸量之后，会引起AB段的变形，由于摩擦的存在，AB段的变形是不均匀的，将AB段分为无限个等长度近似均匀变形的小段，每一小段的应变为，
则
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，
因此，当在夹持端施加一个小的拉伸量之后，AB段变形为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，
BC段的变形为：
Figure 487050DEST_PATH_IMAGE029
施加的拉伸量等于AB和BC段的总变形，为：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
在型材弯曲过程中，设每步的拉伸量为
Figure 985028DEST_PATH_IMAGE031
， 
Figure DEST_PATH_IMAGE032
 
通过调整拉伸变形系数K，就可以对型材拉弯过程中的变形量进行控制。
第二步：
通过计算每一步弯曲时控制点的坐标，就可以得到拉弯的加载轨迹。
第n步弯曲控制点坐标：
横坐标：
Figure 818992DEST_PATH_IMAGE033
纵坐标：
其中：
Figure 831947DEST_PATH_IMAGE035
第三步：
将得到的坐标 导入Abaqus型材拉弯数值仿真模型中，采用拉伸－弯曲的拉弯工艺进行仿真计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过把传统拉弯工艺中的补拉量按照与摩擦系数相关的函数进行参数化离散，并在弯曲过程中同时施加离散化的拉伸量，可以避免因摩擦造成的拉伸量分布不均匀现象，该方法可以很好地控制大型型材拉弯变形的均匀性，增加型材曲率回弹和截面畸变的一致性，提高拉弯零件尺寸精度。
附图说明
图1拉弯加载轨迹实施方案；
图2工艺加载轨迹示意图；
图3控制点坐标示意图；
图4 Abaqus软件仿真结果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的方法进一步描述，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本实施例中采取长度为2750mm的L型铝合金型材，按照图1生成型材拉弯工艺加载轨迹，具体包括以下步骤：
第一步：
规定： 
Figure 334692DEST_PATH_IMAGE037
为预拉伸量， 
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为型材长度， 
Figure 811809DEST_PATH_IMAGE039
为型材纯弯曲时应变中性层与下表面的距离， 
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为型材弯曲半径， 
Figure 816674DEST_PATH_IMAGE041
为预拉使中性层向下的偏移量， 
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为预拉产生的应变， 
Figure 818391DEST_PATH_IMAGE043
为纯弯曲的内应变， 
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为型材下表面到偏移后应变中性层的距离， 
Figure 301325DEST_PATH_IMAGE045
为每步弯曲的角度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为第n步包覆的角度， 为成形结束需要弯曲的角度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为第n步弯曲结束后型材的长度， 
Figure 11978DEST_PATH_IMAGE049
为第n步包覆结束后型材与模具接触部分的总长度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为第n步包覆结束后型材自由端长度， 
Figure 500990DEST_PATH_IMAGE051
为型材与模具的摩擦系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为每步的拉伸量，K为控制拉伸变形系数，如附图2。
型材预拉时，型材内应变处处相同：
Figure 787615DEST_PATH_IMAGE053
型材纯弯曲时，下表面应变为：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
假设，预拉使弯曲时应变中性层向下偏移，则距离中性层
Figure 821878DEST_PATH_IMAGE055
处， 
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，
则
Figure 296722DEST_PATH_IMAGE057
使型材下表面应变为0的总应变为：
Figure DEST_PATH_IMAGE058
， 
A点与B点的应变关系：
当在夹持端施加一个小的拉伸量之后，会引起AB段的变形，由于摩擦的存在，AB段的变形是不均匀的，将AB段分为无限个等长度近似均匀变形的小段，每一小段的应变为
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，则
Figure 630937DEST_PATH_IMAGE061
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，
因此，当在夹持端施加一个小的拉伸量之后，AB的段变形为：
， 
BC段的变形为：
Figure DEST_PATH_IMAGE064
施加的拉伸量等于AB和BC段的总变形，为：
Figure DEST_PATH_IMAGE065A
在型材弯曲过程中，设每步的拉伸量为
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 465306DEST_PATH_IMAGE067
如附图2，本实施例取，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
，为简化计算，设n=10，则 。
第二步
将第一步得到的代入控制点坐标计算公式，如附图3
横坐标：
Figure 83817DEST_PATH_IMAGE071
纵坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE072
其中：
第三步：
将得到的坐标导入Abaqus型材拉弯仿真软件中计算，采用拉伸-弯曲的拉弯工艺仿真计算。
本实例中得到的仿真拉弯件截面畸变角如附图4。
采用本实施例方法，通过把传统拉弯工艺中的补拉量按照与摩擦系数相关的函数进行参数化离散，并在弯曲过程中同时施加离散化的拉伸量，避免了因摩擦造成的拉伸量分布不均匀现象，该方法可以很好地控制大型型材拉弯变形的均匀性，增加型材曲率回弹和截面畸变的一致性，提高拉弯零件尺寸精度。

Claims (1)

1.一种新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，建立与摩擦系数相关的每步伸长量的计算公式，得到每个弯曲步中型材拉伸后的长度；
第二步，由每个弯曲步中的型材计算得出型材控制点的坐标；
第三步，将型材控制点轨迹代入仿真轨迹进行仿真；
每步伸长量                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 348217DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
        
其中： 
Figure 891456DEST_PATH_IMAGE004
为使型材下表面应变为0的总应变， 
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为每步弯曲的角度， 为成型结束需要弯曲的角度，为第n步弯曲结束后型材的长度， 为第n步包覆结束后型材与模具接触部分的总长度， 
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为第n步包覆结束后型材自由端长度， 
Figure 696754DEST_PATH_IMAGE010
为型材与模具的摩擦系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为每步的拉伸量，K为控制拉伸变形系数；
Figure 145315DEST_PATH_IMAGE012
   
Figure DEST_PATH_IMAGE013
  
其中： 为型材长度；
型材控制点轨迹如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
 
其中：
Figure 172101DEST_PATH_IMAGE016
为控制点坐标，为型材弯曲半径，
Figure 965613DEST_PATH_IMAGE018
为第n步包覆的角度。
CN2011103037038A 2011-10-10 2011-10-10 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法 Active CN102366770B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103037038A CN102366770B (zh) 2011-10-10 2011-10-10 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103037038A CN102366770B (zh) 2011-10-10 2011-10-10 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102366770A CN102366770A (zh) 2012-03-07
CN102366770B true CN102366770B (zh) 2013-11-20

Family

ID=45759383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103037038A Active CN102366770B (zh) 2011-10-10 2011-10-10 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102366770B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104809257B (zh) * 2013-12-31 2018-11-13 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种加强框缘条厚度设计方法
CN110193556B (zh) * 2018-02-27 2021-01-26 中国商用飞机有限责任公司 用于制造拉弯型材的模具及其制造方法
DE102019106181A1 (de) * 2019-03-12 2020-09-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers
CN110132452B (zh) * 2019-05-13 2020-10-09 常州大学 一种利用中性层分叉确定复合梁界面滑移系数的方法
CN113042617B (zh) * 2019-12-26 2022-04-26 上海交通大学 基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法
CN112100758B (zh) * 2020-08-14 2022-04-08 上海交通大学 基于局部坐标系加载的型材拉弯成形精确仿真方法
CN113032720A (zh) * 2021-02-03 2021-06-25 南昌航空大学 基于abaqus的新型计算数控弯曲成形缺陷的方法
CN113305188B (zh) * 2021-02-05 2022-09-20 中国航发北京航空材料研究院 一种钛合金薄壁型材冷拉弯成形方法
CN114261081B (zh) * 2021-12-22 2023-08-29 苏州希盟科技股份有限公司 一种折弯轨迹的计算方法及折弯设备
CN115112063A (zh) * 2022-06-29 2022-09-27 中国航发动力股份有限公司 一种拉弯机拉线传感器及拉弯机调整方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1990133A (zh) * 2005-12-30 2007-07-04 上海船舶工艺研究所 一种用于数控肋骨冷弯机的加工装置及其加工方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7240528B2 (en) * 2004-11-22 2007-07-10 Lingualcare, Inc. Method and device for shaping an orthodontic archwire

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1990133A (zh) * 2005-12-30 2007-07-04 上海船舶工艺研究所 一种用于数控肋骨冷弯机的加工装置及其加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102366770A (zh) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102366770B (zh) 新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法
CN103691793B (zh) 一种基于热压罐的可时效强化铝合金整体壁板一次成型方法
CN104391482B (zh) 一种基于模具型面延伸的纵向拉形加载轨迹设计方法
CN107145677B (zh) 一种改进的几何参数翼型设计方法
CN104998934B (zh) 一种九折工件的加工方法
Peng et al. Kinetic locus design for longitudinal stretch forming of aircraft skin components
Welo et al. Flexible 3D stretch bending of aluminium alloy profiles: an experimental and numerical study
CN105057364A (zh) 一种镁合金板材轧制边裂预判及控制方法
CN109446543B (zh) 一种变曲率汽车门框上条拉弯加载轨迹设计方法
YU et al. Theoretical analysis on springback of L-section extrusion in rotary stretch bending process
CN104138944A (zh) 大角度反拉型材框拉弯成形工艺
Zhou et al. Application and correction of L-shaped thin-wall aluminum in flexible-bending processing
CN104475510B (zh) 一种y形截面型材二次拉弯成形方法及其拉弯模具
CN103350323B (zh) 扭曲变形金属装饰带的制造方法
CN104588474A (zh) 一种蒙皮零件纵向拉形毛料尺寸确定方法
CN203991785U (zh) 支架类铸件变形矫正处理装置
Fu et al. Study on one-step simulation for the bending process of extruded profiles
Chen et al. Research on multi-head stretch forming technology of sheet metal
CN203764784U (zh) 一种九折工件用的折弯机模具
Peng et al. Design of flexible multi-gripper stretch forming machine by FEM
CN106944514B (zh) 精准扭转金属弯管的成型方法
CN111563894A (zh) 一种连续纤维增强材料弯曲刚度测量方法及系统
Li et al. Kinematic calculation analysis of micro injection molding machine with double-toggle clamping mechanism based on MATLAB
CN205380242U (zh) 一种中心对称钛合金结构件模具补偿结构
Li et al. Influence of deformation path on the forming effect in a multistep flexible rolling process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant