CN105677944B - 拉弯模具的轮廓尺寸确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，该轮廓尺寸确定方法包括：根据待生产产品的第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值；根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息；根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息；根据第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的模具轮廓尺寸设计不准确的问题。

Description

拉弯模具的轮廓尺寸确定方法

技术领域

本发明涉及拉弯模具设计技术领域，具体而言，涉及一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法。

背景技术

目前，铁路重载和快捷货车的压条、弯梁均为三段圆弧结构，其通过拉弯成形工艺制造而成。其中，拉弯成形是指坯料沿拉弯模具弯曲的同时加上切向拉力，使其贴模成形。

现有技术中在坯料进行拉弯成形工艺时，需要使用拉弯模具。因此，在进行拉弯前，需要先根据产品设计拉弯模具。现有技术中在设计拉弯模具时，主要是通过数值模拟技术，分析拉弯成形过程的材料变形机理和流动规律，预测可能出现的成形缺陷，来优化和修正拉弯模具参数。其中，拉弯成形模拟是通过软件进行模拟计算，从而能够直观显示拉弯成形的材料变形过程，预测起皱等缺陷的产生。但通过软件模拟的方式来设计模具，需要在软件中输入材料性能参数，而现有的材料性能参数与输入的材料性能参数之间存在误差，如此会导致模拟结果不准确，进而导致最终得到的拉弯模具的轮廓尺寸不准确。

发明内容

本发明提供一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，以解决现有技术中的模具轮廓尺寸设计不准确的问题。

根据本发明提供的一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，拉弯模具用于待生产产品的加工，拉弯模具包括顺次连接的第一段圆弧、第二段圆弧以及第三段圆弧，拉弯模具的第一段圆弧的结构与拉弯模具的第三段圆弧的结构相同，拉弯模具的第二段圆弧设置在拉弯模具的第一段圆弧与拉弯模具的第三段圆弧之间，待生产产品具有与第一段圆弧适配的第四段圆弧、与第二段圆弧适配的第五段圆弧以及与第三段圆弧适配的第六段圆弧，轮廓尺寸确定方法包括：根据待生产产品的第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值；根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息；根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息；根据第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值。

进一步地，根据第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：拉弯模具的第二段圆弧的半径值与第五段圆弧的半径值相同，拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值与第五段圆弧的圆心角值相同。

进一步地，根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息，包括：拉弯模具的第一段圆弧的圆心与拉弯模具的第三段圆弧的圆心分别设置在拉弯模具的第二段圆弧两端点与拉弯模具的第二段圆弧圆心的连线上。

进一步地，根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，包括：在待生产产品上设置第一测量点；根据第一测量点确定第一过渡点；根据第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息；其中，第一测量点至第四段圆弧上与第五段圆弧连接的端点的弧长距离为预设弧长距离，根据预设弧长距离确定第一测量点，预设弧长距离在835mm至850mm之间。

进一步地，根据第一测量点确定第一过渡点，包括：第一测量点在待生产产品上的位置与第一过渡点在拉弯模具上的位置相同。

进一步地，根据第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，包括：第一测量点在第六段圆弧上对称设置有第二测量点；第一过渡点在拉弯模具的第三段圆弧上对称设置有第二过渡点；根据第一测量点与第二测量点之间的距离确定第一过渡点与第二过渡点之间的距离。

进一步地，根据第一测量点与第二测量点之间的距离确定第一过渡点与第二过渡点之间的距离，包括：判断待生产产品在生产时是否会出现材料失稳现象；当判断待生产产品在生产时不会出现材料失稳现象时，第一过渡点与第二过渡点之间的距离通过如下公式计算获得：

L_模具＝L_产品-26 公式一

其中，L_模具为第一过渡点至第二过渡点之间的距离，L_产品为第一测量点与第二测量点之间的距离。

进一步地，根据第一测量点与第二测量点之间的距离确定第一过渡点与第二过渡点之间的距离，还包括：当判断待生产产品在生产时会出现材料失稳现象时，第一过渡点与第二过渡点之间的距离通过如下公式计算获得：

L_模具＝L_产品-18 公式二

其中，L_模具为第一过渡点至第二过渡点之间的距离，L_产品为第一测量点与第二测量点之间的距离。

进一步地，根据第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：根据第一过渡点与第二过渡点之间的距离、预设弧长距离以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一过渡点的位置，根据第一过渡点的位置获取拉弯模具的第一段圆弧的半径值以及拉弯模具的第三段圆弧的半径值；根据拉弯模具的第一段圆弧的弧长值以及拉弯模具的第一段圆弧的半径值计算得到拉弯模具的第一段圆弧和拉弯模具的第三段圆弧的圆心角值，其中，拉弯模具的第一段圆弧的弧长值等于第四段圆弧的弧长值。

进一步地，根据第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：获取第二段圆弧的半径值以及圆心角值；根据第一过渡点与第二过渡点之间的距离、第四段圆弧的弧长、第一段圆弧的圆心位置信息、第二段圆弧的半径值以及第二段圆弧的圆心角值确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值；拉弯模具的第一段圆弧的半径值为r_模具，圆心角值为β_模具，半径值r_模具和圆心角值β_模具通过如下公式计算获得：

其中，L为第一过渡点与第二过渡点之间的距离，R为拉弯模具的第二段圆弧的半径值，α为拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值，S为第四段圆弧的弧长。

应用本发明的技术方案，先根据待生产产品的第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值，再根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息，根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，最后通过第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值，从而能够通过待生产产品的结构尺寸直接确定拉弯模具整体的结构尺寸。通过该方法设计模具无需进行软件模拟，不需要通过材料性能参数确定拉弯模具的结构参数，如此可提高设计模具轮廓的准确率，并且，通过该方法能够缩短拉弯模具的研制周期，提高生产效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的拉弯模具的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明实施例为一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，由于待生产产品中为三段式圆弧，因此在对模具进行设计时，也对应设计为三段圆弧。具体地，该拉弯模具包括顺次连接的第一段圆弧、第二段圆弧以及第三段圆弧，拉弯模具的第一段圆弧的结构与拉弯模具的第三段圆弧的结构相同，即拉弯模具的第一段圆弧的半径、圆心角与拉弯模具的第三段圆弧的半径、圆心角相同。拉弯模具的第二段圆弧设置在拉弯模具的第一段圆弧与拉弯模具的第三段圆弧之间。待生产产品具有与第一段圆弧适配的第四段圆弧、与第二段圆弧适配的第五段圆弧以及与第三段圆弧适配的第六段圆弧。

其中，为方便理解本发明，如图2所示，提供了该拉弯模具的结构示意图，AC段为第一段圆弧，CD段为第二段圆弧，DB段为第三段圆弧。O为第二段圆弧的圆心，α为第二段圆弧的圆心角，R为第二段圆弧的半径。β为第一段圆弧和第三段圆弧的圆心角，r为第一段圆弧和第三段圆弧的半径。

具体地，该拉弯模具的轮廓尺寸确定方法包括如下步骤：

步骤一，根据待生产产品的第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值和圆心角值，使得在对拉弯模具的第二段圆弧进行设计时，可直接参照第五段圆弧结构进行设计。

具体地，将拉弯模具的第二段圆弧的半径值与第五段圆弧的半径值设定为相同，将拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值与第五段圆弧的圆心角值设定为相同。由此可确定拉弯模具的第二段圆弧结构。

步骤二，根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息，以确定拉弯模具的初步结构。

具体地，将拉弯模具的第一段圆弧的圆心与拉弯模具的第三段圆弧的圆心分别设置在拉弯模具的第二段圆弧两端点与拉弯模具的第二段圆弧圆心的连线上。

步骤三，根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息。其中，第一测量点可以设置在第四段圆弧上，也可设置在第四段圆弧的延长线上，对应地，第一过渡点也可以设置在第一段圆弧上，也可设置在第一段圆弧的延长线上。如图2所示，第一过渡点可以为E点或E’点。

具体地，先在待生产产品上设置第一测量点，再根据第一测量点确定第一过渡点，然后再根据第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息。

其中，第一测量点至第四段圆弧上与第五段圆弧连接的端点的弧长距离为预设弧长距离，根据预设弧长距离确定第一测量点。可选地，该预设弧长距离可在835mm至850mm之间取值。可选地，当预设弧长距离为850mm时效果最佳。当此预设弧长距离大于第四段圆弧的弧长时，则将第一过渡点设定在第一段圆弧的延长线上，即为E’点。

由于此范围内的回弹量在实际操作中最为稳定，因此，在设计拉弯模具时，通过该范围确定第一测量点能够提高数据稳定性，并为后期确定拉弯模具的第一段圆弧和第三段圆弧提供支持。

在确定第一测量点后，通过第一测量点确定对应在拉弯模具上的第一过渡点，具体地，根据第一测量点的预设弧长距离，在第一段圆弧上找到相应预设弧长距离对应的点，此点即为第一过渡点。

根据第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，包括：

首先，第一测量点在第六段圆弧上的对称位置处设置第二测量点。

其次，第一过渡点在拉弯模具的第三段圆弧上的对称位置处设置有第二过渡点，即F点或F’点。

通过测量第一测量点与第二测量点之间的距离以获取第一过渡点与第二过渡点之间的距离，即EF的长度或E’F’的长度。

其中，EF或E’F’的长度确定可通过如下两个公式的其中一个计算获得，具体公式如下：

L_模具＝L_产品-26 公式一

L_模具＝L_产品-18 公式二

L_模具为第一过渡点至第二过渡点之间的距离，L_产品为第一测量点与第二测量点之间的距离。其中，先判断待生产产品在生产时是否会出现材料失稳现象，例如，在生产中产品是否会在圆弧相切处出现褶皱，若初步判断产品不会出现失稳现象，则通过公式一进行计算；若判断产品会出现材料失稳现象，则需要加大轴向力增大两侧圆弧伸长量来克服材料失稳，因此采用公式二计算第一过渡点至第二过渡点之间的距离，并通过公式二计算得到的距离进行后续计算，以克服材料失稳现象的发生。

步骤四，根据第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值。

具体地，在本发明中提供两种方式能够获得拉弯模具的第一段圆弧和第三段圆弧的结构信息。第一种方式如下：

由于已知EC的弧长距离或E’C的弧长距离以及EF或E’F’的长度，并且第一段圆弧的圆心在CO的连线上，因此，可确定第一过渡点E的具体位置，通过该第一过渡点E即可计算得到第一段圆弧AC的半径r。

再将拉弯模具的第一段圆弧的弧长值与第四段圆弧的弧长值设置相同，通过已知的拉弯模具的第一段圆弧的半径值和弧长值即可计算得出第一段圆弧的圆心角，通过上述方法即可获得拉弯模具的第一段圆弧以及第三段圆弧的半径、圆心角，进而能够获取拉弯模具整体的结构参数。

在步骤四中，还可通过方法二来计算得到拉弯模具第一段圆弧和第三段圆弧的半径值r_模具和圆心角值β_模具，半径值r_模具和圆心角值β_模具通过如下公式计算获得：

其中，L为第一过渡点至第二过渡点之间的距离，R为拉弯模具的第二段圆弧的半径值，α为拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值，S为第四段圆弧的弧长。将之前获取的第一测量点至第二测量点之间的距离、拉弯模具的第二段圆弧的半径值、拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值以及第四段圆弧的弧长分别代入至公式三和公式四中，即可得到拉弯模具第一段圆弧和第三段圆弧的半径值r_模具和圆心角值β_模具，继而能够完成拉弯模具各个结构的尺寸设计。

应用本发明的技术方案，先根据待生产产品的第五段圆弧确定拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值，再根据第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定第一段圆弧的圆心位置信息和第三段圆弧的圆心位置信息，根据待生产产品上的第一测量点的位置信息确定拉弯模具上的与第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，最后通过第一过渡点的位置信息、第四段圆弧的弧长以及第一段圆弧的圆心位置信息确定第一段圆弧的半径值以及圆心角值，从而能够通过待生产产品的结构尺寸直接确定拉弯模具整体的结构尺寸。通过该方法设计模具无需进行软件模拟，不需要通过材料性能参数确定拉弯模具的结构参数，如此可提高设计模具轮廓的准确率，并且，相比软件模拟的方式，本发明的技术方案能够快速确定拉弯模具的结构参数，如此可缩短拉弯模具的研制周期，提高生产效率。并且通过该方法设计的模具在后续产品生产中，能够保证工件的拉弯成形质量，其产品的合格率可达98.6％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，所述拉弯模具用于待生产产品的加工，所述拉弯模具包括顺次连接的第一段圆弧、第二段圆弧以及第三段圆弧，所述拉弯模具的第一段圆弧的结构与所述拉弯模具的第三段圆弧的结构相同，所述拉弯模具的第二段圆弧设置在所述拉弯模具的第一段圆弧与所述拉弯模具的第三段圆弧之间，所述待生产产品具有与所述第一段圆弧适配的第四段圆弧、与所述第二段圆弧适配的第五段圆弧以及与所述第三段圆弧适配的第六段圆弧，所述轮廓尺寸确定方法包括：

根据所述待生产产品的第五段圆弧确定所述拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值；

根据所述第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定所述第一段圆弧的圆心位置信息和所述第三段圆弧的圆心位置信息；

根据所述待生产产品上的第一测量点的位置信息确定所述拉弯模具上的与所述第一测量点对应的第一过渡点的位置信息；

根据所述第一过渡点的位置信息、所述第四段圆弧的弧长以及所述第一段圆弧的圆心位置信息确定所述第一段圆弧的半径值以及圆心角值。

2.根据权利要求1所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据第五段圆弧确定所述拉弯模具的第二段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：

所述拉弯模具的第二段圆弧的半径值与所述第五段圆弧的半径值相同，所述拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值与所述第五段圆弧的圆心角值相同。

3.根据权利要求1所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第二段圆弧的半径值以及圆心角值确定所述第一段圆弧的圆心位置信息和所述第三段圆弧的圆心位置信息，包括：

所述拉弯模具的第一段圆弧的圆心与所述拉弯模具的第三段圆弧的圆心分别设置在所述拉弯模具的第二段圆弧两端点与所述拉弯模具的第二段圆弧圆心的连线上。

4.根据权利要求1所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述待生产产品上的第一测量点的位置信息确定所述拉弯模具上的与所述第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，包括：

在所述待生产产品上设置第一测量点；

根据所述第一测量点确定所述第一过渡点；

根据所述第一测量点的位置信息确定所述拉弯模具上的与所述第一测量点对应的第一过渡点的位置信息；

其中，所述第一测量点至所述第四段圆弧上与所述第五段圆弧连接的端点的弧长距离为预设弧长距离，根据所述预设弧长距离确定所述第一测量点，所述预设弧长距离在835mm至850mm之间。

5.根据权利要求4所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一测量点确定所述第一过渡点，包括：

所述第一测量点在所述待生产产品上的位置与所述第一过渡点在所述拉弯模具上的位置相同。

6.根据权利要求5所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一测量点的位置信息确定所述拉弯模具上的与所述第一测量点对应的第一过渡点的位置信息，包括：

所述第一测量点在所述第六段圆弧上对称设置有第二测量点；

所述第一过渡点在所述拉弯模具的第三段圆弧上对称设置有第二过渡点；

根据所述第一测量点与所述第二测量点之间的距离确定所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离。

7.根据权利要求6所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一测量点与所述第二测量点之间的距离确定所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离，包括：

判断所述待生产产品在生产时是否会出现材料失稳现象；

当判断所述待生产产品在生产时不会出现材料失稳现象时，所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离通过如下公式计算获得：

L_模具＝L_产品-26 公式一

其中，L_模具为所述第一过渡点至所述第二过渡点之间的距离，L_产品为所述第一测量点与所述第二测量点之间的距离。

8.根据权利要求7所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一测量点与所述第二测量点之间的距离确定所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离，还包括：

当判断所述待生产产品在生产时会出现材料失稳现象时，所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离通过如下公式计算获得：

L_模具＝L_产品-18 公式二

其中，L_模具为所述第一过渡点至所述第二过渡点之间的距离，L_产品为所述第一测量点与所述第二测量点之间的距离。

9.根据权利要求6所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一过渡点的位置信息、所述第四段圆弧的弧长以及所述第一段圆弧的圆心位置信息确定所述第一段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：

根据所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离、所述预设弧长距离以及第一段圆弧的圆心位置信息确定所述第一过渡点的位置，根据所述第一过渡点的位置获取所述拉弯模具的第一段圆弧的半径值以及所述拉弯模具的第三段圆弧的半径值；

根据所述拉弯模具的第一段圆弧的弧长值以及所述拉弯模具的第一段圆弧的半径值计算得到所述拉弯模具的第一段圆弧和所述拉弯模具的第三段圆弧的圆心角值，其中，所述拉弯模具的第一段圆弧的弧长值等于所述第四段圆弧的弧长值。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的拉弯模具的轮廓尺寸确定方法，其特征在于，根据所述第一过渡点的位置信息、所述第四段圆弧的弧长以及所述第一段圆弧的圆心位置信息确定所述第一段圆弧的半径值以及圆心角值，包括：

获取所述第二段圆弧的半径值以及圆心角值；

根据所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离、所述第四段圆弧的弧长、所述第一段圆弧的圆心位置信息、所述第二段圆弧的半径值以及所述第二段圆弧的圆心角值确定所述第一段圆弧的半径值以及圆心角值；

所述拉弯模具的第一段圆弧的半径值为r_模具，所述圆心角值为β_模具，所述半径值r_模具和所述圆心角值β_模具通过如下公式计算获得：

其中，L为所述第一过渡点与所述第二过渡点之间的距离，R为所述拉弯模具的第二段圆弧的半径值，α为所述拉弯模具的第二段圆弧的圆心角值，S为所述第四段圆弧的弧长。