基于数控机床的金属板材无模单点渐进成形研究

针对金属板材无模渐进成形技术存在的设备成本高、支撑不易制作等问题,探讨了利用数控机床实现金属板材无模渐进成形的方法;研究了与此相关的成形夹具设计、支撑制作和成形加工轨迹生成等方法;通过成形加工实验验证了该方法的实用性.     

双面数控渐进成形仿真系统

为解决双面数控渐进成形由于采用两个工具头而导致的成形轨迹复杂且容易发生错误的问题,提出一种基于二重点阵模型的双面数控渐进成形仿真方法。根据双面数控渐进成形的特点,采用二重点阵模型表示板材上下表面,判断二重点阵的点与工具头、点与工具头成形轨迹扫略区域的位置关系,将成形板材件的形状变化转化为点阵模型中点的位移变化,对点进行位移变换并重构为面,最终形成成形件的仿真模型;根据渐进成形中板材厚度减薄正弦规律,给出了成形件厚度分布云图;利用VC++和Open GL开发了双面数控渐进成形专用仿真软件。算法实例表明,所开发的软件系统能够模拟仿真双面数控渐进成形板材变形过程,可进行成形轨迹检测、厚度分布云图显示及成形性判断,运行稳定可靠,具有可应用性。     

基于背板的双面数控渐进成形方法

为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法。该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量。研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法。该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估。有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性。     

数控渐进正/反向复合成形中成形顺序对成形质量的影响

对于数控渐进成形中装夹面上下两侧都具有形体特征的复杂钣金件,仅利用单一的数控渐进反向成形或正向成形无法完成其成形。针对此问题,提出了一种基于正向成形与反向成形相结合的数控渐进复合成形方法,并给出了3种复合成形策略即正向成形与反向成形的3种成形顺序:反向-正向成形、正向-反向成形、正向/反向并行成形。同时利用数值模拟和实际成形实验对比分析了上述3种成形顺序对成形质量的影响。研究结果表明,采用正向-反向成形和正向/反向并行成形的成形效果优于反向-正向成形;在3种复合成形方式中,采用正向-反向成形的成形质量与成形效率最高。     

基于STL模型的双面数控渐进成形干涉检查与修正

针对双面数控渐进成形中工具头与板材之间容易发生干涉的问题, 提出了基于STL模型的工具头与板材干涉检查与修正方法。对于主工具头,采用等距面生成无干涉的成形轨迹,以避免干涉;对于副工具头,将干涉类型分为工具头与板材非成形特征区的干涉和工具头与板材成形特征区的干涉两种类型,并通过判断副工具头刀位点与支撑面的位置关系来确定是否发生干涉。算法应用实例和成形实验结果表明,所提出的算法能够避免干涉,进而生成无干涉的工具头运动轨迹。