CN106599517A - 一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法 - Google Patents

Abstract

一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法，借助数据库技术构建了模具、材料和工艺数据库，将模具匹配参数、材料性能和折弯工艺数据进行有效有序的管理，通过理论计算结合实际加工的数据进行校验，通过大量实验数据证实，实测加工精度得到改善。使用本发明方法的折弯机，不需要对模具、板材进行特殊处理。与现有技术相比，本发明方法针对折弯回弹的问题算折弯角度与滑块进深之间的关系，根据板料的成形特性，对工艺参数进行校正，提高板料成形加工过程的效率，保证了精度。

Description

一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及钣金件的加工工艺，为一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法。

背景技术

金属钣金件是指以金属薄板为材料，通过塑性变形而制成的零件或产品。金属板材广泛应用于机电、化工、石油、汽车和造船等行业。钣金件加工常见的成型工艺一般包括：折弯、拉伸、特征成型等，其中对产品外观有直接影响的主要是折弯和拉伸工艺，是钣金件中应用最多的冲压成形工艺。其中折弯工艺是将板材、管材等弯成一定曲度和角度，从而形成所需形状零件的工艺。

钣金零件在模具工进过程中，会因受压而变形，这种变形存在塑性变形，当模具回程压力释放后而导致零件产生回弹，将严重影响折弯加工的精度。由于大部分钣金件是非标准件，其加工生产依赖于制造工艺数据及经验。冲压成形、折弯加工工艺数据量庞大，大量的数据计算和处理导致了繁琐的工作。在板料成形过程中，板料回弹和板料特性差异化是影响成形精度的主要问题，这些问题造成了板料不必要的浪费，为了避免这些问题，就需要反复修正工艺参数和修改模具形状，这样必然导致了生产周期加长和成本的增加。

当今工程工艺数据库系统主要有以下三种类型：

1)在传统的关系或者网状数据模型的基础上进行功能扩充的工程工艺数据库。

2)支持STEP产品模型数据交换工程工艺数据库。

3)基于面向对象数据模型的工程工艺数据库。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的折弯加工生产依赖于制造工艺数据及经验，折弯工艺的模具参数、材料参数、工艺参数等大量数据需要计算和处理，没有系统的数据处理方式，使得折弯加工过程中精度无法满足要求，容易造成了板料不必要的浪费，以及生产周期的延误和成本的增加

本发明的技术方案为：一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法，包括以下步骤：

1)建立工艺数据库：借助“基于面向对象数据模型的工程工艺数据库”技术，结合模具匹配参数、材料特性、和折弯工艺数据，构建模具、材料和产品的工艺数据库；

2)根据工艺数据库的数据对折弯角度与滑块进深的理论计算：

其中，

h：校正前理论计算的进深

newh：校正后的进深

α₁：折弯回弹前的角度值

α₀：折弯回弹后的角度值

Δα：实测角度与预期角度的差值

V：模具开口宽度

β：模具开口角度

r₁：模具开口倒角半径

δ₀：屈服强度

E：弹性模量

t：板厚

3)校正：

根据步骤2)计算的数据设置角度进深曲线图，横坐标为预定角度，纵坐标为进深，曲线包括未修正的算法算得的角度-进深曲线，以及实际试验中真实的角度-进深曲线，

3.1)设横坐标上的点G为给定的预定角度，对应角度得到真实曲线上的点B和未修整算法曲线上的点E，点B即为目标位置；

3.2)根据E点的进深，进行实际试验，得到真实曲线上的点D，点D的角度对应在横坐标上标定出点K；

3.3)取出点K与点G的角度差cha，设置点F，点F与点G的角度差也为cha；

3.4)过E点做切线，与过点F的垂线交于A点；

3.5)按照A点的进深进行实际试验，在真实曲线上得到点C；

点C相对于点D更接近目标位置点B，相应的角度也是更加靠近目标角度；将点C、点D的角度差累加到点K与点G的角度差cha上，进行第二次迭代，重复步骤3.3)～3.5)，最终得到最接近B点位置所对应的角度；所得进深和角度即为校正后的折弯工艺参数。

由于大部分钣金件是非标准件，大量的数据计算和处理导致了繁琐的工作，如何高效地、规范地进行数据计算和处理，是一个技术难题。本发明方法基于背景技术提到的现有工程工艺数据库系统的第一种类型，借助“基于面向对象数据模型的工程工艺数据库”技术，结合模具匹配参数、材料特性、和折弯工艺数据，构建模具、材料和产品的工艺数据库，将模具匹配参数、材料性能和折弯工艺数据进行有效有序的管理。在此基础上进一步提出了系统的理论计算方法，用于后期校正。

使用本发明方法的折弯机，不需要对模具、板材进行特殊处理。本发明方法针对折弯回弹的问题，计算折弯角度与滑块进深之间的关系，根据板料的成形特性，对工艺参数进行校正，提高了板料成形加工过程的效率，保证了加工精度。

附图说明

图1为V型槽口折弯加工示意图。

图2为折弯角度与滑块进深曲线示意图。

具体实施方式

图1为现有机床折弯加工过程的示意图，本发明针对现有机床应用，提供一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法，具体如下：

1)建立工艺数据库：借助“基于面向对象数据模型的工程工艺数据库”技术，结合模具匹配参数、材料特性、和折弯工艺数据，构建模具、材料和产品的工艺数据库。

2)根据工艺数据库的数据对折弯角度与滑块进深的理论计算：

其中，

h：校正前理论计算的进深

newh：校正后的进深

α₁：折弯回弹前的角度值

α₀：折弯回弹后的角度值

Δα：实测角度与预期角度的差值

V：模具开口宽度

β：模具开口角度

r₁：模具开口倒角半径

δ₀：屈服强度

E：弹性模量

t：板厚

3)校正：

根据步骤2)计算的数据设置角度进深曲线图，如图2所示，横坐标为预定角度，纵坐标为进深，曲线包括未修正的算法算得的角度-进深曲线(图中虚线)，以及实际试验中真实的角度-进深曲线(图中实线)：

3.1)设横坐标上的点G为给定的预定角度，对应角度得到真实曲线上的点B和未修整算法曲线上的点E，点B即为目标位置；

3.2)根据E点的进深，进行实际试验，得到真实曲线上的点D，点D的角度对应在横坐标上标定出点K；

3.3)取出点K与点G的角度差cha，设置点F，点F与点G的角度差也为cha；

3.4)过E点做切线，与过点F的垂线交于A点；

3.5)按照A点的进深进行实际试验，在真实曲线上得到点C；

点C相对于点D更接近目标位置点B，相应的角度也是更加靠近目标角度；将点C、点D的角度差累加到点K与点G的角度差cha上，进行第二次迭代，重复步骤3.3)～3.5)，最终得到最接近B点位置所对应的角度；所地进深和角度即为校正后的折弯工艺参数。

为验证本发明的实际效果，以下结合附图和具体实施方式做进一步描述。

本发明的计算方法适用于折弯机的滑块行程的计算，实施时可将计算方法通过软件编码实现，通过对折弯机床滑块的控制实现。

1、建立折弯工艺数据库，设计上模具、下模具、材料表、机床特征表、折弯特征表、产品描述表、折弯工艺表等，其中数据库模型的关键参数如下表：

2、编写软件代码，实现本发明方法需要的计算过程：

2.1、读取工艺数据库中的各个标准角度值和标准角度对应的角度偏差；

2.2、根据2.1所读取数据序列，使用三次拉格朗日法进行插补计算，得到折弯角度对应的角度偏差值；

2.3、按照校正方法步骤3.1)～3.5)，计算出折弯角度的第一次校正角度；

2.4、按照校正方法步骤3.3)～3.5)重复，将折弯角度和2.3得到的第一次校正角度进行迭代运算，得到最为接近实际加工的折弯角度，及最终折弯角度(校正结束后)；

2.5、按照理论计算，将折弯角度，2.1计算得到的角度偏差，2.4得到的最终折弯角度代入公式计算得到newh。

3、记录机床实测效果如下：

经过大量的试验验证，经过算法校正后折弯后的板料角度，使用角度器测量后发现误差控制在1度以内。

Claims (1)

1.一种基于工艺数据库的折弯角度与滑块进深的校正方法，其特征是包括以下步骤：

1)建立工艺数据库：借助“基于面向对象数据模型的工程工艺数据库”技术，结合模具匹配参数、材料特性、和折弯工艺数据，构建模具、材料和产品的工艺数据库；

2)根据工艺数据库的数据对折弯角度与滑块进深的理论计算：

$newh=h-\frac{\∂h}{\∂{\mathrm{\α}}_0}{\mathrm{\Δ\α}}_0$

$\frac{\∂h}{\∂{\mathrm{\α}}_0}=\frac{\∂h}{\∂{\mathrm{\α}}_1}\frac{\∂{\mathrm{\α}}_1}{\∂{\mathrm{\α}}_0}$

$\frac{\∂{\mathrm{\α}}_1}{\∂{\mathrm{\α}}_0}=-\frac{1}{\frac{3(R+\frac{t}{2}){\mathrm{\δ}}_0}{Et}-1}$

$\frac{\∂h}{\∂{\mathrm{\α}}_1}=-\frac{(1+{\tan }^2\frac{{\mathrm{\α}}_0}{2})}{4{\tan }^2\frac{{\mathrm{\α}}_0}{2}}\{V+2r_1\[tan(45-\frac{\mathrm{\β}}{4})-tan(45-\frac{{\mathrm{\α}}_0}{4})\]\}+\frac{r_1}{4\tan \frac{{\mathrm{\α}}_0}{2}}\[1+{\tan }^2(45-\frac{{\mathrm{\α}}_0}{4})\]+\frac{(R+t)cos\frac{{\mathrm{\α}}_0}{2}}{2{\sin }^2\frac{{\mathrm{\α}}_0}{2}}$

其中，

h：校正前理论计算的进深

newh：校正后的进深

α₁：折弯回弹前的角度值

α₀：折弯回弹后的角度值

Δα：实测角度与预期角度的差值

V：模具开口宽度

β：模具开口角度

r₁：模具开口倒角半径

δ₀：屈服强度

E：弹性模量

t：板厚

3)校正：

根据步骤2)计算的数据设置角度进深曲线图，横坐标为预定角度，纵坐标为进深，曲线包括未修正的算法算得的角度-进深曲线，以及实际试验中真实的角度-进深曲线，

3.1)设横坐标上的点G为给定的预定角度，对应角度得到真实曲线上的点B和未修整算法曲线上的点E，点B即为目标位置；

3.2)根据E点的进深，进行实际试验，得到真实曲线上的点D，点D的角度对应在横坐标上标定出点K；

3.3)取出点K与点G的角度差cha，设置点F，点F与点G的角度差也为cha；

3.4)过E点做切线，与过点F的垂线交于A点；

3.5)按照A点的进深进行实际试验，在真实曲线上得到点C；

点C相对于点D更接近目标位置点B，相应的角度也是更加靠近目标角度；将点C、点D的角度差累加到点K与点G的角度差cha上，进行第二次迭代，重复步骤3.3)～3.5)，最终得到最接近B点位置所对应的角度；所得进深和角度即为校正后的折弯工艺参数。