CN111906189A - 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法 - Google Patents

一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111906189A
CN111906189A CN202010647881.1A CN202010647881A CN111906189A CN 111906189 A CN111906189 A CN 111906189A CN 202010647881 A CN202010647881 A CN 202010647881A CN 111906189 A CN111906189 A CN 111906189A
Authority
CN
China
Prior art keywords
track
distance
plate
pressing
tool head
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.)
Pending
Application number
CN202010647881.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黄文帅
常志东
陈军
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 CN202010647881.1A priority Critical patent/CN111906189A/zh
Publication of CN111906189A publication Critical patent/CN111906189A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/005—Incremental shaping or bending, e.g. stepwise moving a shaping tool along the surface of the workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，包括建立待制备成型件的三维几何模型；根据三维几何模型生成初始轨迹；将初始轨迹沿着下压方向的反向移动一段距离h形成中间轨迹；设置工具头下压的间距s和下压轨迹；将中间轨迹和下压轨迹结合，形成最终加工轨迹；设置工具头沿着最终加工轨迹进行移动，对板料进行点接触渐进成形。与现有技术相比，本发明消除了板料变形过程中工具头对板料产生的周向摩擦力，提高了板料的几何精度、表面质量和成形性。

Description

一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法
技术领域
本发明涉及渐进成形加工领域，尤其是涉及无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法。
背景技术
板料渐进成形技术在小批量和定制式薄壁构件的高效柔性低成本制造方面具有显著优势。成形特性和成形质量，是板料渐进成形在工业应用中广受关注的问题，研究表明，渐进成形时工具头的轨迹对成形质量和成形特性有显著影响：
Bambach等人(Strategies to improve the geometric accuracy inasymmetric single point incremental forming.Production Engineering 2009,3:145-156)发现：多道次成形轨迹在提高几何精度方面具有显著优势。
Malhotra等人(A new methodology for multi-pass single pointincremental forming with mixed toolpaths.CIRP Annals Manufacturing Technology2011,60:323–326)提出了一种由内到外和由外到内的多道次成形轨迹方法，来消除成型件中心的凸起特征，成功地制作了AA5052材料的大壁角薄壁成型件。
Dai等人(Reduction of geometric deviation by multi-pass incrementalforming combined with tool path compensation for non-axisymmetric aluminumalloy component with stepped feature.，International Journal of AdvancedManufacturing Technology 2019,102:809-817)研究了具有台阶特征的非轴对称成型件渐进成形的几何精度，并对多道次成形轨迹进行了回弹补偿，最终显著降低了几何偏差。
综上可知，现有的渐进成形加工通常采用多道次轨迹的加工的方法，但是该方法仍然具有以下问题：1、多道次成形时间显著比较长，而且对于复杂几何成型件，多道次中间构型的设计也具有很大的挑战性，提高了加工难度。2、加工时需要工具头长时间挤压板料，容易对成形件表面造成拉伸缺陷。由此，研发一种新的渐进成形加工方法，进一步综合提高成形件的几何精度、表面质量和成形特性，是具有重要意义的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，显著改善板料渐进成形件的几何精度、表面质量和成形特性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，包括以下步骤：
S1、建立待制备成型件的三维几何模型；
S2、根据三维几何模型生成初始轨迹；
S3、将初始轨迹沿着下压方向的反向移动一段距离h形成中间轨迹，该距离h使得沿中间轨迹运行的工具头可与板料完全脱离；
S4、设置工具头下压的间距s和下压轨迹，所述的下压轨迹为中间轨迹到初始轨迹的直线段；
S5、将中间轨迹和下压轨迹结合，形成最终加工轨迹，所述最终加工轨迹为工具头沿着中间轨迹每移动间距s后，沿着下压轨迹移动和板料表面接触，然后沿着下压轨迹回退至中间轨迹；
S6、设置工具头沿着最终加工轨迹进行移动，对板料进行点接触渐进成形。
进一步地，所述的初始轨迹为等高线法轨迹或螺旋线轨迹。
进一步地，所述的步骤S4中，直线段沿着下压方向设置。
进一步地，所述的步骤S6中，工具头经过间距s后下压距离h和板料接触，接触后工具头上升距离h，再次沿着中间轨迹移动s后下压距离h和板料接触，进行循环。
进一步地，所述的距离h为0.5～2mm。
进一步地，所述的间距s为0.1～1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设计了中间轨迹与下压轨迹合成的最终加工轨迹，利用工具头的往复下压，避免了工具头与板料之间周向摩擦，消除了周向摩擦力，降低了板料内部的剪切应力，提高了板料的成形性；同时，该方法还能改善成型件内部的应力分布，具体为改变了变形区域的受力状态，降低了卸载后的残余应力，从而降低了残余应力导致的卸载回弹，提高了板料成形后的几何精度。
2、本发明工具头和板料实际采用小间距的点接触，减小了成型件表面的拉伸，可以提高成形件的表面质量。
3、本发明通过最终加工轨迹实现了单道轨迹的高精度成型加工，缩短了整体加工时长，提高了生成效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为初始轨迹的示意图。
图3为偏置后的中间轨迹的示意图。
图4为下压轨迹的示意图。
图5为局部的最终加工轨迹的示意图。
附图标记：1、初始轨迹，2、中间轨迹，3、下压轨迹，4、最终加工轨迹。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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。
本实施例公开了一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，包括以下步骤：
步骤S1、建立待制备成型件的三维几何模型。
步骤S2、根据三维几何模型生成初始轨迹1，如图2所示。用于渐进成形的初始轨迹1一般包括等高线法轨迹或螺旋线轨迹，本实施例中优选采用螺旋线轨迹。
步骤S3、将初始轨迹1沿着下压方向的反向移动一段距离h形成中间轨迹2，该距离h使得沿中间轨迹2运行的工具头可与板料完全脱离，如图3所示。下压方向一般为垂直并指向板料上表面的方向，本实施例中的下压方向竖直向下。距离h一般为0.5～2mm，优选1mm。
步骤S4、设置工具头下压的间距s和下压轨迹3，如图4所示。下压轨迹3为多条中间轨迹2到初始轨迹1的直线段。每条直接段均互相平行，优选的直线段沿着下压方向设置，为最短移动距离。间距s一般为0.1～1mm，优选0.2mm。
步骤S5、将中间轨迹2和下压轨迹3结合，形成最终加工轨迹4，如图5所示。最终加工轨迹4为工具头沿着中间轨迹2每移动间距s后，沿着下压轨迹3移动和板料表面接触，然后沿着下压轨迹3回退至中间轨迹2。
步骤S6、设置工具头沿着最终加工轨迹4进行移动，对板料进行点接触渐进成形。具体为：工具头经过间距s后下压距离h和板料接触，接触后工具头上升距离h，再次沿着中间轨迹2移动s后下压距离h和板料接触，进行循环。
本实施例中通过中间轨迹2与下压轨迹3合成的最终加工轨迹4，利用工具头的往复下压，避免了工具头与板料之间周向摩擦，消除了周向摩擦力，降低了板料内部的剪切应力，提高了板料的成形性，尤其适用于低塑性的板料加工。同时，该方法还能改善成型件内部的应力分布，降低卸载后的残余应力，提高板料成形后的几何精度。工具头和板料实际采用小间距的点接触，减小了成型件表面的拉伸，可以提高成形件的表面质量。最终加工轨迹4实现了单道轨迹的高精度成型加工，缩短了整体加工时长，提高了生成效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立待制备成型件的三维几何模型；
S2、根据三维几何模型生成初始轨迹；
S3、将初始轨迹沿着下压方向的反向移动一段距离h形成中间轨迹，该距离h使得沿中间轨迹运行的工具头可与板料完全脱离；
S4、设置工具头下压的间距s和下压轨迹，所述的下压轨迹为中间轨迹到初始轨迹的直线段；
S5、将中间轨迹和下压轨迹结合，形成最终加工轨迹，所述最终加工轨迹为工具头沿着中间轨迹每移动间距s后，沿着下压轨迹移动和板料表面接触，然后沿着下压轨迹回退至中间轨迹；
S6、设置工具头沿着最终加工轨迹进行移动，对板料进行点接触渐进成形。
2.根据权利要求1所述的无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，所述的初始轨迹为等高线法轨迹或螺旋线轨迹。
3.根据权利要求1所述的无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，所述的步骤S4中，直线段沿着下压方向设置。
4.根据权利要求4所述的无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，所述的步骤S6中，工具头经过间距s后下压距离h和板料接触，接触后工具头上升距离h，再次沿着中间轨迹移动s后下压距离h和板料接触，进行循环。
5.根据权利要求1所述的无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，所述的距离h为0.5～2mm。
6.根据权利要求1所述的无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法，其特征在于，所述的间距s为0.1～1mm。
CN202010647881.1A 2020-07-07 2020-07-07 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法 Pending CN111906189A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010647881.1A CN111906189A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010647881.1A CN111906189A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111906189A true CN111906189A (zh) 2020-11-10

Family

ID=73227586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010647881.1A Pending CN111906189A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111906189A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113714361A (zh) * 2021-09-02 2021-11-30 上海交通大学 基于机器人的柔性渐进翻边成形方法
CN113857342A (zh) * 2021-09-08 2021-12-31 上海交通大学 一种提高薄壁成形件搅拌摩擦渐进成形性能的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102825130A (zh) * 2012-09-13 2012-12-19 西北工业大学 板料点压渐进成形锥台形零件的方法
CN103341943A (zh) * 2013-06-10 2013-10-09 青岛理工大学 塑料板料高压热风渐进成形装置及其成形方法
CN106807828A (zh) * 2017-02-08 2017-06-09 青岛理工大学 一种均匀板厚的制品渐进成形方法及该方法获得的制品
CN106844992A (zh) * 2017-02-08 2017-06-13 青岛理工大学 一种多向锤击式渐进成形方法及该方法获得的制品
CN108607917A (zh) * 2018-04-25 2018-10-02 青岛理工大学 等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法及制品
CN109226842A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 上海交通大学 一种采用二次插值生成板料渐进成形加工轨迹的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102825130A (zh) * 2012-09-13 2012-12-19 西北工业大学 板料点压渐进成形锥台形零件的方法
CN103341943A (zh) * 2013-06-10 2013-10-09 青岛理工大学 塑料板料高压热风渐进成形装置及其成形方法
CN106807828A (zh) * 2017-02-08 2017-06-09 青岛理工大学 一种均匀板厚的制品渐进成形方法及该方法获得的制品
CN106844992A (zh) * 2017-02-08 2017-06-13 青岛理工大学 一种多向锤击式渐进成形方法及该方法获得的制品
CN108607917A (zh) * 2018-04-25 2018-10-02 青岛理工大学 等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法及制品
CN109226842A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 上海交通大学 一种采用二次插值生成板料渐进成形加工轨迹的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113714361A (zh) * 2021-09-02 2021-11-30 上海交通大学 基于机器人的柔性渐进翻边成形方法
CN113857342A (zh) * 2021-09-08 2021-12-31 上海交通大学 一种提高薄壁成形件搅拌摩擦渐进成形性能的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111906189A (zh) 一种无周向摩擦的板料渐进成形点接触加工方法
CN202539362U (zh) 一种小角度锥形件压形模具
CN107052118A (zh) 燃料电池双极板复合软模成形装置及方法
CN103600005B (zh) 一种摇臂架的加工成型方法
CN105499399B (zh) 一种水箱主板的三合一冲压模具和工艺
CN204974783U (zh) 车轮螺母多工位挤压模具
CN201220252Y (zh) 一种复杂形状工件的压延成型模具
CN206169060U (zh) 一种汽车后副车架上板多工序组合冲压模具
CN105537399A (zh) 一种新型四向斜楔模具机构及其使用方法
CN202479252U (zh) 大型车辆铝合金轮辋反向挤压模具
CN201353616Y (zh) 高强度钢零件的热成形、冲孔和切边一体化模具
CN206550284U (zh) 汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻设备
CN1817503A (zh) 履带板精密锻造方法
CN104275405B (zh) 高强度镁铝合金汽车保险杠的冲压模具及其冲压方法
CN202079212U (zh) 垂直单向复动成形的复动化锻造模块
CN205833959U (zh) 一种用于汽车后围板焊接件的模具
CN209349454U (zh) 一种高铁道岔铁座专用模锻设备
CN212551342U (zh) 一种制造整体式不锈钢油轨锻件的切边校正复合模具
CN103894475A (zh) 汽车驱动桥u形导向杆座侧孔冲孔模具
CN204974966U (zh) 零件成型模具
CN211707849U (zh) 一种含铜低碳高强钢基型钢的冲切装置
CN216324879U (zh) 一种用于曲轴锻件切边校形复合模具结构
CN207899990U (zh) 厚料连续冲压模具
CN102179465B (zh) 制造船用多节杆的设备及方法
CN202278035U (zh) 一种合金靶材的矫直装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201110