CN115069852A - 差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法及系统；用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压获得弯曲型材；保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；将弯曲半径的倒数作为纵坐标将挤压速度比值作为横坐标构建坐标系；进行曲线拟合获取函数图像；判断速度增加前后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并对函数图像进行平移，获得型材反向弯曲的曲率控制函数，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据速度比计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于第一挤压杆挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，设置第二挤压杆的速度为初始挤压速度，实现型材反向弯曲。

Description

差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及差速挤压弯曲型材技术领域，特别是涉及差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

具有多个弯曲曲率和双弯曲方向的复杂弯曲型材在航空航天飞行器、高速列车车体、汽车车身等领域被广泛应用，以满足飞行器、高速列车、汽车等运输工具特定的气动性能要求。

目前人们主要采用挤压和折弯两道工艺制造弯曲型材，然后以拼接组装的方式获得具有复杂形状的弯曲零部件。该种方式存在成形效率低、生产周期长、材料浪费严重、减重效果有限等问题。

近年来出现的差速挤压技术通过对挤压坯料两端分别施加挤压力可实现弯型材的挤压弯曲一体化成形，并且通过调控坯料两端的挤压速度可改变挤出的弯曲型材的弯曲半径和弯曲方向。

然而，由于型材本身横截面的非对称性和挤压模具结构的影响，采用差速挤压制造双向弯曲型材时，弯曲型材的正向弯曲半径和反向弯曲半径经常出现差异，需要通过繁琐的现场试验确定挤压参数，缺乏弯曲轮廓定量控制方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法及系统；

第一方面，本发明提供了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法；

差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，包括：

用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

第二方面，本发明提供了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制系统；

差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制系统，包括：

挤压模块，其被配置为：用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

挤压速度增加模块，其被配置为：保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

曲线拟合模块，其被配置为：将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

求解模块，其被配置为：判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及

处理器，用于运行所述计算机可读指令，

其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。

第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用少量的现场试验便可确定弯曲型材在正向弯曲和反向弯曲时弯曲轮廓的控制参数，特别是通过正向弯曲的数据可直接获得反向弯曲的控制参数，不需要再进行反向弯曲试验，有效减少了生产现场试验次数，明显提高试车效率。

附图说明

构成本发明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。

图1是本发明所涉及的差速挤压成形的装置和基本原理示意图；

图2是本发明一个具体实施方式v₀＝v₀时型材的第一种弯曲示意图；

图3是本发明一个具体实施方式v₀/v_n时型材弯曲示意图；

图4是本发明一个具体实施方式的弯曲半径的第一种函数图像及变换关系的示意图；

图5是本发明一个具体实施方式的反向弯曲且v₀/v_i时弯曲型材示意图；

图6是本发明一个具体实施方式v₀＝v₀时型材的第二种弯曲示意图；

图7是本发明一个具体实施方式的弯曲半径的第二种函数图像及变换关系的示意图；

其中，1、模具，2、第一挤压杆，3、第二挤压杆，4、坯料，5、弯曲型材。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。

正如背景技术所介绍的，采用差速挤压制造双向弯曲型材时，弯曲型材的正向弯曲半径和反向弯曲半径经常出现差异，需要通过繁琐的现场试验确定挤压参数，缺乏弯曲轮廓定量控制方法。为此，本发明提供差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法。

实施例一

本实施例提供了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法；

差速挤压成形的装置和基本原理如图1所示。挤压装置主要包括模具1，第一挤压杆2和第二挤压杆3。差速挤压的成形原理是两个挤压杆对挤压模具内的坯料4的两端进行挤压，从而获得弯曲型材5。

差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，包括：

S101：用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

S102：保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

S103：将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

S104：判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

进一步地，所述S101还包括：测量弯曲型材的初始弯曲半径，同时计算初始弯曲半径的倒数。

示例性地，S101中，两个挤压杆以相同的挤压速度v₀进行挤压，获得弯曲型材，测量弯曲型材的弯曲半径R₀，求出其倒数1/R₀，此时弯曲型材的弯曲方向有两种情况，如图2(向左弯曲)和图6(向右弯曲)所示。

进一步地，所述S102还包括：每次挤压速度增加后，用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧进行挤压，测量弯曲型材在当前挤压速度下的弯曲半径；最后，得到与不同挤压速度一一对应的弯曲半径；计算出每个弯曲半径的倒数。

进一步地，S102中，保持一个挤压杆的挤压速度v₀不变，将一个挤压杆的速度依次增加为v₁，v₂，v₃,…,v_n，每次挤压速度增加后，挤压获得弯曲型材，测量弯曲型材的弯曲半径为R₁,R₂,R₃,…,R_n,，求出其倒数1/R₁,1/R₂,1/R₃,…,1/R_n。图3表示右侧挤压杆的速度增加为v_n时型材的弯曲情况，弯曲半径为R_n。

进一步地，所述S103中，所述挤压速度比值，是指初始挤压速度与每个增加后挤压速度之间的比值。

进一步地，所述S103中，在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；具体包括：在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取挤压速度比值与弯曲型材曲率二者之间的函数关系，并做出函数图像。

进一步地，S103中，以1/R₁,1/R₂,1/R₃,…,1/R_n为纵坐标，v₀/v₁,v₀/v₂,v₀/v₃,…,v₀/v_n为横坐标，在正交坐标系中画出二者的关系，并进行曲线拟合，获得弯曲型材曲率y和挤压速度比值x之间的函数关系y＝f(x)，并做出函数图像；如图4所示。

进一步地，S104中，判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得反向弯曲时弯曲半径对应的速度比；具体包括：

判断挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向是否一致；

若挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向一致(图2和图3所示，型材均向左弯曲)，则将拟合曲线向纵坐标负方向平移

(图4所示)，获得实现型材反向弯曲(即弯曲方向与S102中弯曲方向相反)的曲率控制函数图像，对应的函数关系式为

求解该函数获得反向弯曲时(图5所示)弯曲半径对应的速度比

v₀表示初始挤压速度；v_i表示反向弯曲时第一挤压杆的挤压速度；R₀表示初始弯曲半径。

进一步地，S104中，判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得反向弯曲时弯曲半径对应的速度比；具体包括：

判断挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向是否一致；

若弯曲型材的弯曲方向不一致(图6和图3所示：图6型材向右弯曲；图3型材向左弯曲)，则将拟合曲线向纵坐标正方向平移

(图7所示)，获得型材反向弯曲(即弯曲方向与S102中弯曲方向相反)的曲率控制函数图像，对应的函数关系式为

求解该函数获得所需反向弯曲时(图5所示)弯曲半径对应的速度比

进一步地，根据所述弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度v_i；基于第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲；具体包括：

计算挤压初始速度与所需弯曲半径对应的速度比的商；

将计算所得的商值作为第一挤压杆的挤压速度；

将第二挤压杆的速度恢复为初始挤压速度；

其中，所需弯曲半径，由用户根据自身需要来设置。

采用本发明的方法，只需要在生产现场进行S101和S102所述的少量试验便可确定弯曲型材在正向弯曲和反向弯曲时的弯曲半径，特别是通过正向弯曲的数据可直接获得反向弯曲的控制参数，不需要再进行反向弯曲试验，有效减少了生产现场试验次数，提高试车效率。

本发明涉及航空航天飞行器、高速列车车体、汽车车身制造技术领域，该方法包括：两个挤压杆以相同的挤压速度进行挤压，测量弯曲型材的弯曲半径，求出其倒数；保持挤压杆的一个挤压速度不变，将一个挤压杆的速度增加，测量弯曲型材的弯曲半径，求出其倒数；进行曲线拟合，获得函数图像；判断弯曲方向是否一致，若方向相同，则将函数图像向下平移，若方向相反，则将函数图像向上平移。本发明可解决现有技术缺乏弯曲轮廓定量控制方法的问题。

实施例二

本实施例提供了差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制系统；

差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制系统，包括：

挤压模块，其被配置为：用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

挤压速度增加模块，其被配置为：保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

曲线拟合模块，其被配置为：将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值作为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

求解模块，其被配置为：判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

此处需要说明的是，上述挤压模块、挤压速度增加模块、曲线拟合模块和求解模块对应于实施例一中的步骤S101至S104，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。

所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

实施例三

本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。

应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

实施例四

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。

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.差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，包括：

用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值作为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

2.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，所述用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材，还包括：测量弯曲型材的初始弯曲半径，同时计算初始弯曲半径的倒数。

3.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，所述保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加，还包括：每次挤压速度增加后，用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧进行挤压，测量弯曲型材在当前挤压速度下的弯曲半径；最后，得到与不同挤压速度一一对应的弯曲半径；计算出每个弯曲半径的倒数。

4.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，所述挤压速度比值，是指初始挤压速度与每个增加后挤压速度之间的比值；其中，在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；具体包括：在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取挤压速度比值与弯曲型材曲率二者之间的函数关系，并做出函数图像。

5.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；具体包括：

判断挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向是否一致；

若挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向一致，则将拟合曲线向纵坐标负方向平移

获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数图像，对应的函数关系式为

求解该函数获得反向弯曲时弯曲半径对应的速度比

其中，v₀表示初始挤压速度；v_i表示反向弯曲时第一挤压杆的挤压速度；R₀表示初始弯曲半径。

6.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；具体包括：

判断挤压速度增加前与增加后弯曲型材的弯曲方向是否一致；

若弯曲型材的弯曲方向不一致，则将拟合曲线向纵坐标正方向平移

获得型材反向弯曲的曲率控制函数图像，对应的函数关系式为

求解该函数获得所需反向弯曲时弯曲半径对应的速度比

7.如权利要求1所述的差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制方法，其特征是，根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；具体包括：

计算挤压初始速度与所需弯曲半径对应的速度比的商；

将计算所得的商值作为第一挤压杆的挤压速度。

8.差速挤压弯曲型材的弯曲轮廓定量控制系统，其特征是，包括：

挤压模块，其被配置为：用两个挤压杆对待挤压坯料的两侧以相同的初始挤压速度进行挤压，获得弯曲型材；

挤压速度增加模块，其被配置为：保持第一挤压杆的初始挤压速度不变，将第二挤压杆的挤压速度按照设定的挤压速度进行逐步增加；

曲线拟合模块，其被配置为：将弯曲半径的倒数作为纵坐标，将挤压速度比值作为横坐标，构建正交坐标系；在正交坐标系中，进行曲线拟合，获取函数图像；

求解模块，其被配置为：判断挤压速度增加前与增加后，弯曲型材的弯曲方向是否发生变化，并根据判断结果对函数图像进行平移，获得实现型材反向弯曲的曲率控制函数，对所述曲率控制函数进行求解，获得对型材反向弯曲时所需弯曲半径对应的速度比；根据所需弯曲半径对应的速度比，计算得出第一挤压杆的挤压速度；基于计算出的第一挤压杆的挤压速度对第一挤压杆进行速度控制，同时设置第二挤压杆的挤压速度为初始挤压速度，来实现型材的反向弯曲。

9.一种电子设备，其特征是，包括：

存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及

处理器，用于运行所述计算机可读指令，

其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。

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