CN116460198A - 一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布,并分别设置在板料两侧,每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成,所述拉形单元中,A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置,三个液压缸均与夹钳铰接;所述板料柔性拉形方法包括:调形多点模具并确定拉形板料尺寸;基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形;基于有限元模拟进行板料包覆拉形;基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。本发明所述方法能够实现板料拉伸变形过程中的应变最小,提高板料成形质量,最终获得厚度均一、回弹量小的曲面件。
Description
技术领域
本发明属于金属塑性加工技术领域,适用于大型三维曲面零件的拉形,具体涉及一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法。
背景技术
随着飞机蒙皮、高速列车流线型车头蒙皮等制造领域的发展,对蒙皮工件加工的速度、蒙皮曲率和蒙皮尺寸等方面的要求不断提高,尤其对飞机、高速列车蒙皮的成形质量提出了更高的要求。
传统拉伸成形的整体模具生产周期长、制造和储运成本高、重复利用率低。此外,传统拉伸成形机柔性程度较低,不易贴模,变形不均匀,易出现拉裂、起皱缺陷,材料利用率低等问题,已经不再适应新形式下轨道交通和航空航天工业发展的需要。
柔性拉伸成形技术使板材贴模更容易,提高材料利用率,减少起皱,拉裂等成形缺陷,后拉式拉形机是实现柔性拉伸成形的重要设备,而现有的拉形工艺对于后拉式拉形机的拉形方法缺乏明确的流程说明,不能发挥后拉式拉形机的优势。
综上,尽管本领域技术人员在解决上述技术问题方面不断探索钻研,但传统拉伸成形存在的不易贴模,变形不均匀,易出现拉裂、起皱缺陷,材料利用率低等问题仍未得到有效解决。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,使板料拉伸变形过程中的应变最小,提高板料成形质量,获得厚度均一、回弹量小的曲面件。
结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布,并分别设置在板料两侧,每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成,所述拉形单元中,A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置,三个液压缸均与夹钳铰接;
所述板料柔性拉形方法步骤如下:
S1:调形多点模具并确定拉形板料尺寸;
S2:基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形;
S3:基于有限元模拟进行板料包覆拉形;
S4:基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。
进一步地,所述步骤S1中,拉形板料尺寸包括板料长度方向尺寸和板料宽度方向尺寸,其中:
板料长度方向尺寸的计算公式如下:
L=L0+2(L1+L2+L3)····················(1)
上述公式(1)中:
L0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开长度;
L1为板料长度方向上的切割余量;
L2为板料长度方向上的过渡区长度;
L3为板料夹紧部分的余量;
板料宽度方向尺寸的计算公式如下:
B=B0+2b························(2)
上述公式(2)中:
B0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开宽度;
b为板料宽度方向上的切割余量。
进一步地,所述步骤S2中,首先对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟,在按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸。
更进一步地,所述步骤S2中,对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟过程如下:
首先,以预设的最大预拉伸变形量,计算板料的预拉伸力,具体计算公式如下:
P=(σb*B*t)/m·······················(3)
上述公式(3)中:
P为预拉伸力;
σb为板料的材料屈服强度;
B为板料截面宽度;
t为板料截面厚度;
m为离散分布于板料夹持端同一侧的夹钳数量;
然后,根据板料的预拉伸力,计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的预拉伸力,具体计算公式如下:
FA预=Pcosθa·······················(4)
FB预=FC预=0·······················(5)
上述公式(4)和(5)中:
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB预为B液压缸的预拉伸力;
FC预为C液压缸的预拉伸力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度。
更进一步地,所述步骤S2中,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸过程如下:
夹钳夹紧板料后,逐渐增加离散分布于板料夹持端同一侧的A液压缸加载的拉力,直至A液压缸加载的拉力达到A液压缸的预拉伸力后,停止加载;此过程中,B液压缸和C液压缸均不输出液压力;
进一步地,所述步骤S2中,首先对板料包覆拉形过程进行有限元模拟,再按照有限元模拟获得的包覆拉形参数对板料进行实际包覆拉形。
更进一步地,所述步骤S3中,对板料包覆拉形过程进行有限元模拟,计算包覆拉形过程中,计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的拉形力,具体计算公式如下:
FA拉=FA预························(6)
上述公式(6)、(7)和(8)中:
FA拉为A液压缸的包覆拉形力;
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB拉为B液压缸的包覆拉形力;
FC拉为C液压缸的包覆拉形力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度;
θb为B液压缸与预拉伸方向的角度;
θc为C液压缸与预拉伸方向的角度;
为多点模具的曲形模面的各点切线与预拉伸方向之间最大的夹角。
更进一步地,所述步骤S3,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际包覆拉形过程如下:
保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的预拉伸力大小相同;同时从0N开始增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力,使板料弯曲与多点模具的模面接触,并包覆于多点模具的模面上,B液压缸加载的拉伸力为板料提供向下弯曲所需的拉形力,直至B液压缸加载的拉伸力达到B液压缸的包覆拉形力,停止加载;C液压缸加载的拉伸力为板料提供拉形剩余所需的拉形力,直至C液压缸加载的拉伸力达到C液压缸的包覆拉形力;此外,所述C液压缸根据板料与预拉伸方向之间的夹角,调整夹钳的夹持角度,进而控制板料的拉形方向,最终完成板料的包覆拉形过程。
进一步地,所述步骤S4中,基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形的具体过程如下:
S401:对包覆拉形所得的曲面件进行3D扫描建模;
S402:计算所得的曲面件与目标曲面件的坐标误差;
本步骤S402中,坐标误差的计算公式如下:
ei(x,y,z)=Cj(xj,yj,zj)-Ci(xi,yi,zi)······(9)
上述公式(9)中:
ei(x,y,z)为包覆拉形所得曲面件与目标曲面件的空间坐标误差;
Cj(xj,yj,zj)为目标曲面件的空间坐标;
Ci(xi,yi,zi)为包覆拉形所得曲所得曲面件的空间坐标;
S403:根据坐标误差,计算曲面件的回弹补偿量;
本步骤S403中,曲面件的回弹补偿量具体计算公式如下:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)=Ci(xi,yi,zi)-ei(x,y,kiz)+ek(xi,yi,zi) (10)
上述公式(10)和(11)中:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)为第i+1次补拉后所得曲面件的空间坐标;
ki为补偿系数,ki取1~2.5;
n为迭代计算次数;
ek为材料属性补偿系数;
S404:对曲面件进行补拉;
本步骤S404中,保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的包覆拉形力大小相同;同时增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力直至达到板料预设的拉伸变形量时所需的拉形力,完成对板料的补拉过程;
S405:判断补拉后的曲面件是否满足目标曲面件的尺寸,如果满足,则完成板料的回弹迭代补偿拉形,如果不满足,则返回执行步骤S401。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述板料柔性拉形方法将后拉式拉形机的实际拉形过程与有限元模拟相结合,通过模拟计算板料拉形过程中的工艺参数,使板料以最小应变的方式变形,合理设计拉形方法,提高板料拉伸成形质量,最终获得厚度更均匀,能够避免拉裂,并获得回弹量更小,成形精度更高的高质量曲面件。
2、本发明所述板料柔性拉形方法将采用力加载方式来控制后拉式拉形机进行板料拉形工作,通过多点模具与后拉式拉形机的配合,构成板料的柔性拉形方法,板料整体受力更均匀。
3、本发明所述板料柔性拉形方法通过使用多点模具代替整体模具,实现使用一台模具成形多个型面、多种尺寸三维曲面件的目的,降低了模具设计、制造费用,减小模具储存空间。
4、本发明所述板料柔性拉形方法中的板料回弹迭代补偿方法,可对任意具有回弹缺陷的板料进行修正,提高板料的成品率。
5、本发明所述板料柔性拉形方法有效解决了后拉式拉形机中夹钳与液压缸分布关系的问题,使得后拉式拉形机的应用范围更广。
附图说明
图1为本发明所述板料柔性拉形方法中,所采用的后拉式拉形机的拉形单元结构示意图;
图2为本发明所述板料柔性拉形方法中,所采用的多点模具调形过程示意图;
图3为本发明所述板料柔性拉形方法的流程框图;
图4为本发明所述板料柔性拉形方法中,板料预拉伸过程示意图;
图5为本发明所述板料柔性拉形方法中,板料包覆过程示意图;
图6为本发明所述板料柔性拉形方法中,板料回弹补偿过程示意图;
图7为本发明所述板料柔性拉形方法中,板料回弹迭代补偿过程的流程框图;
图中:
1-多点模具, 2-夹钳, 3-万向节,
4-A液压缸, 5-B液压缸, 6-C液压缸,
7-板料。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本具体实施例提供了一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,为更加清楚地阐述所述板料柔性拉形方法,现对所述后拉式拉形机的结构做简要介绍:
本发明所述板料柔性拉形方法采用后拉式拉形机配合多点模具,对板料实施拉伸成形。所述后拉式拉形机中,两排拉形单元对称分布,并分别设置在板料两侧,每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成,所述拉形单元夹持在对应位置的板料上,采用力加载的方式控制板料的拉形过程。两排所述拉形单元通过对板料两侧夹持端施加可控的拉伸力,使板料以最小应变的方式进行拉伸变形,并逐渐包覆多点模具,与多点模具紧密贴合,最终获得高质量的拉伸成形曲面零件。
如图1所示,所述拉形单元由三个液压缸、万向节以及夹钳组成,其中,A液压缸4水平设置、B液压缸5竖直设置、C液压缸6倾斜设置(所述“水平”、“竖直”和“倾斜”仅用于描述三个液压缸之间相对的位置关系)A液压缸4、B液压缸5、C液压缸6的缸体底部分别铰接在对应的液压缸基座上,A液压缸4、B液压缸5、C液压缸6的推杆端部均通过万向节3与夹钳2铰接。所述夹钳2的夹口端夹持于板料上,通过夹钳对板料施加拉形力,所述拉形力的大小和方向变化则通过所述A液压缸4、B液压缸5和C液压缸6输出的液压力变化来实现。
基于以上所述多夹钳推拉式拉形机,本发明所述板料柔性拉形方法将后拉式拉形机的实际拉形过程与有限元模拟相结合,如图3所示,所述板料柔性拉形方法的具体步骤如下:
S1:调形多点模具并确定拉形板料尺寸;
本步骤S1中,如图2所示,所述多点模具通过调节各模具单元体高度形成与拉伸成形的目标曲面零件形状相匹配的模面。本实施例中,采用多点模具代替整体模具,实现使用一台模具可调节成形与多个型面、多种尺寸三维曲面件相匹配的模面的目的,降低了模具设计、制造费用,减小模具储存空间。
本步骤S1中,拉形板料尺寸包括板料长度方向尺寸和板料宽度方向尺寸,其中:
板料长度方向尺寸的计算公式如下:
L=L0+2(L1+L2+L3)····················(1)
上述公式(1)中:
L0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开长度;
L1为板料长度方向上的切割余量;
L2为板料长度方向上的过渡区长度;
L3为板料夹紧部分的余量;
板料宽度方向尺寸的计算公式如下:
B=B0+2b························(2)
上述公式(2)中:
B0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开宽度;
b为板料宽度方向上的切割余量。
S2:基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形;
本步骤S2,首先对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟,在按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸;
本步骤S2,对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟过程如下:
首先,在确定板料尺寸之后,以2%的最大预拉伸变形量,计算板料的预拉伸力,具体计算公式如下:
P=(σb*B*t)/m·······················(3)
上述公式(3)中:
P为预拉伸力;
σb为板料的材料屈服强度;
B为板料截面宽度;
t为板料截面厚度;
m为离散分布于板料夹持端同一侧的夹钳数量;
然后,如图4所示,根据板料的预拉伸力,计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的预拉伸力,具体计算公式如下:
FA预=Pcosθa·······················(4)
FB预=FC预=0·······················(5)
上述公式(4)和(5)中:
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB预为B液压缸的预拉伸力;
FC预为C液压缸的预拉伸力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度,本实施例中,预拉伸方向为水平方向;
本步骤S2,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸过程如下:
在夹钳夹紧板料后,如图4所示,逐渐增加离散分布于板料夹持端同一侧的A液压缸加载的拉力,直至A液压缸加载的拉力达到A液压缸的预拉伸力FA预后,停止加载;此过程中,B液压缸和C液压缸均不输出液压力,即B液压缸和C液压缸向外输出液压力为0N;
如图4所示,本步骤S2中,B液压缸和C液压缸均不向外输出液压力,板料预拉伸过程中所需要的预拉伸力全部由A液压缸加载实现,在前述公式(4)中,θa=90°,故FA预=P,即仅通过A液压缸施加水平方向上的预拉伸力实现对板料的预拉伸过程。
S3:基于有限元模拟进行板料包覆拉形;
本步骤S3,首先对板料包覆拉形过程进行有限元模拟,再按照有限元模拟获得的包覆拉形参数对板料进行实际包覆拉形;
本步骤S3,对板料包覆拉形过程进行有限元模拟过程,计算包覆拉形过程中,算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的拉形力,如图5所示,具体计算公式如下:
FA拉=FA预························(6)
上述公式(6)、(7)和(8)中:
FA拉为A液压缸的包覆拉形力;
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB拉为B液压缸的包覆拉形力;
FC拉为C液压缸的包覆拉形力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度,本实施例中,预拉伸方向为水平方向;
θb为B液压缸与预拉伸方向的角度,本实施例中,预拉伸方向为水平方向;
θc为C液压缸与预拉伸方向的角度,本实施例中,预拉伸方向为水平方向;
包覆过程中,板料与多点模具的模面相贴合,板料与预拉伸方向之间的夹角随着模面的变化而变化,为板料与预拉伸方向之间最大的夹角,即多点模具的曲形模面的各点切线与预拉伸方向之间最大的夹角,在本实施例中,预拉伸方向为水平方向,故/>为包覆过程中板料与预拉伸方向之间最大的夹角,且板料与预拉伸方向之间夹角达到/>时,包覆过程完毕;
本步骤S3,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际包覆拉形过程如下:
保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的预拉伸力FA预大小相同;同时从0N开始增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力,使板料弯曲与多点模具的模面接触,并包覆于多点模具的模面上,B液压缸加载的拉伸力为板料提供向下弯曲所需的拉形力,直至B液压缸加载的拉伸力达到B液压缸的包覆拉形力FB拉,停止加载;C液压缸加载的拉伸力为板料提供拉形剩余所需的拉形力,直至C液压缸加载的拉伸力达到C液压缸的包覆拉形力FC拉;此外,所述C液压缸根据板料与预拉伸方向之间的夹角,即多点模具的曲形模面的各点切线与预拉伸方向之间的夹角,调整夹钳的夹持角度,进而控制板料的拉形方向,最终完成板料的包覆拉形过程。
S4:基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形;
如图6和图7所示,本步骤S4,基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形的具体过程如下:
S401:对包覆拉形所得的曲面件进行3D扫描建模;
本步骤S401,板料包覆拉形完成后,通过3D扫描设备对板料经包覆拉形后所得的曲面件的空间坐标重新进行构建,并完成有限元建模;
S402:计算所得的曲面件与目标曲面件的坐标误差;
本步骤S402中,坐标误差的计算公式如下:
ei(x,y,z)=Cj(xj,yj,zj)-Ci(xi,yi,zi)······(9)
上述公式(9)中:
ei(x,y,z)为包覆拉形所得曲面件与目标曲面件的空间坐标误差;
Cj(xj,yj,zj)为目标曲面件的空间坐标;
Ci(xi,yi,zi)为包覆拉形所得曲所得曲面件的空间坐标;
S403:根据坐标误差,计算曲面件的回弹补偿量;
本步骤S403中,曲面件的回弹补偿量具体计算公式如下:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)=Ci(xi,yi,zi)-ei(x,y,kiz)+ek(xi,yi,zi)··(10)
上述公式(10)和(11)中:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)为第i+1次补拉后所得曲面件的空间坐标;
ki为补偿系数,ki取1~2.5;
n为迭代计算次数;
ek为材料属性补偿系数;
S404:对曲面件进行补拉;
本步骤S404中,保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的包覆拉形力大小相同;同时增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力直至达到板料8%的拉伸变形量时所需的拉形力,完成对板料的补拉过程;
S405:判断补拉后的曲面件是否满足目标曲面件的尺寸,如果满足,则完成板料的回弹迭代补偿拉形,如果不满足,则返回执行步骤S401。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布,并分别设置在板料两侧,每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成,所述拉形单元中,A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置,三个液压缸均与夹钳铰接;
所述板料柔性拉形方法步骤如下:
S1:调形多点模具并确定拉形板料尺寸;
S2:基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形;
S3:基于有限元模拟进行板料包覆拉形;
S4:基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。
2.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S1中,拉形板料尺寸包括板料长度方向尺寸和板料宽度方向尺寸,其中:
板料长度方向尺寸的计算公式如下:
L=L0+2(L1+L2+L3)····················(1)
上述公式(1)中:
L0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开长度;
L1为板料长度方向上的切割余量;
L2为板料长度方向上的过渡区长度;
L3为板料夹紧部分的余量;
板料宽度方向尺寸的计算公式如下:
B=B0+2b························(2)
上述公式(2)中:
B0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开宽度;
b为板料宽度方向上的切割余量。
3.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S2中,首先对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟,在按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸。
4.如权利要求3所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S2中,对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟过程如下:
首先,以预设的最大预拉伸变形量,计算板料的预拉伸力,具体计算公式如下:
P=(σb*B*t)/m·······················(3)
上述公式(3)中:
P为预拉伸力;
σb为板料的材料屈服强度;
B为板料截面宽度;
t为板料截面厚度;
m为离散分布于板料夹持端同一侧的夹钳数量;
然后,根据板料的预拉伸力,计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的预拉伸力,具体计算公式如下:
FA预=Pcosθa·······················(4)
FB预=FC预=0·······················(5)
上述公式(4)和(5)中:
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB预为B液压缸的预拉伸力;
FC预为C液压缸的预拉伸力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度。
5.如权利要求3所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S2中,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸过程如下:
夹钳夹紧板料后,逐渐增加离散分布于板料夹持端同一侧的A液压缸加载的拉力,直至A液压缸加载的拉力达到A液压缸的预拉伸力后,停止加载;此过程中,B液压缸和C液压缸均不输出液压力。
6.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S2中,首先对板料包覆拉形过程进行有限元模拟,再按照有限元模拟获得的包覆拉形参数对板料进行实际包覆拉形。
7.如权利要求6所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S3中,对板料包覆拉形过程进行有限元模拟,计算包覆拉形过程中,计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的拉形力,具体计算公式如下:
FA拉=FA预························(6)
上述公式(6)、(7)和(8)中:
FA拉为A液压缸的包覆拉形力;
FA预为A液压缸的预拉伸力;
FB拉为B液压缸的包覆拉形力;
FC拉为C液压缸的包覆拉形力;
θa为A液压缸与预拉伸方向的角度;
θb为B液压缸与预拉伸方向的角度;
θc为C液压缸与预拉伸方向的角度;
为多点模具的曲形模面的各点切线与预拉伸方向之间最大的夹角。
8.如权利要求6所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S3,按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际包覆拉形过程如下:
保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的预拉伸力大小相同;同时从0N开始增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力,使板料弯曲与多点模具的模面接触,并包覆于多点模具的模面上,B液压缸加载的拉伸力为板料提供向下弯曲所需的拉形力,直至B液压缸加载的拉伸力达到B液压缸的包覆拉形力,停止加载;C液压缸加载的拉伸力为板料提供拉形剩余所需的拉形力,直至C液压缸加载的拉伸力达到C液压缸的包覆拉形力;此外,所述C液压缸根据板料与预拉伸方向之间的夹角,调整夹钳的夹持角度,进而控制板料的拉形方向,最终完成板料的包覆拉形过程。
9.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法,其特征在于:
所述步骤S4中,基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形的具体过程如下:
S401:对包覆拉形所得的曲面件进行3D扫描建模;
S402:计算所得的曲面件与目标曲面件的坐标误差;
本步骤S402中,坐标误差的计算公式如下:
ei(x,y,z)=Cj(xj,yj,zj)-Ci(xi,yi,zi)······(9)
上述公式(9)中:
ei(x,y,z)为包覆拉形所得曲面件与目标曲面件的空间坐标误差;
Cj(xj,yj,zj)为目标曲面件的坐标;
Ci(xi,yi,zi)为包覆拉形所得曲所得曲面件的空间坐标;
S403:根据坐标误差,计算曲面件的回弹补偿量;
本步骤S403中,曲面件的回弹补偿量具体计算公式如下:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)=Ci(xi,yi,zi)-ei(x,y,kiz)+ek(xi,yi,zi) (10)
上述公式(10)和(11)中:
Ci+1(xi+1,yi+1,zi+1)为第i+1次补拉后所得曲面件的空间坐标;
ki为补偿系数,ki取1~2.5;
n为迭代计算次数;
ek为材料属性补偿系数;
Cj(xj,yj,zj)为目标曲面件的空间坐标,即对应的多点模具中对应的模具单元柱的柱面所形成的模面的空间坐标;
S404:对曲面件进行补拉;
本步骤S404中,保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的包覆拉形力大小相同;同时增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力直至达到板料预设的拉伸变形量时所需的拉形力,完成对板料的补拉过程;
S405:判断补拉后的曲面件是否满足目标曲面件的尺寸,如果满足,则完成板料的回弹迭代补偿拉形,如果不满足,则返回执行步骤S401。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101596563A (zh) * | 2009-07-03 | 2009-12-09 | 吉林大学 | 板材拉形机 |
CN101690960A (zh) * | 2009-10-09 | 2010-04-07 | 吉林大学 | 高柔性多头拉形机 |
CN110738005A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-31 | 上汽大众汽车有限公司 | 汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法 |
CN112100758A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-18 | 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 |
CN114669669A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-28 | 大连工业大学 | 基于离散模具及夹持机构协同运动的曲面拉伸成形方法 |
-
2023
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101596563A (zh) * | 2009-07-03 | 2009-12-09 | 吉林大学 | 板材拉形机 |
CN101690960A (zh) * | 2009-10-09 | 2010-04-07 | 吉林大学 | 高柔性多头拉形机 |
CN110738005A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-31 | 上汽大众汽车有限公司 | 汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法 |
CN112100758A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-18 | 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 |
CN114669669A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-28 | 大连工业大学 | 基于离散模具及夹持机构协同运动的曲面拉伸成形方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
王友: "高柔性拉伸成形工艺及其数值模拟研究", 中国博士学位论文全文数据库, no. 8, pages 022 - 14 * |
陈雪, 基于离散夹钳与多点模具的板材柔性拉形技术研究, no. 4, 15 April 2012 (2012-04-15), pages 26 * |
韩奇钢等, 双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统, vol. 42, no. 1, 30 September 2012 (2012-09-30), pages 212 - 215 * |
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