[發明專利]等徑螺旋軌跡驅動的板料非連續接觸漸進成形方法及制品

有效

• 申請號: 201810380912.4
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108607917B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王進;李麗華;孫樹峰;姜虎森;王旭;金燁堂;顧寧;王新太
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了等徑螺旋軌跡驅動的非連續接觸漸進成形方法及制品，成形方法中由于成形工具的成形軌跡為螺旋形，對板料產生了沿螺旋軌跡切線向上的作用力，增加了未加工區域板料向加工局部的塑性流動，從而減少了加工區板料的局部變薄，因而可更大程度的發揮板料的成形性能，成形具有更陡峭側壁的產品。

技術領域

本發明涉及一種等徑螺旋軌跡驅動的板料非連續接觸漸進成形方法及制品。

背景技術

板料漸進成形技術是一種集計算機技術、數控技術和塑性成形技術于一體的快速制造技術。根據產品三維數據模型，生成加工軌跡，以此控制形狀簡單的加工工具，使其對金屬板料進行連續的局部塑性加工，并最終累積形成產品的幾何外形。由于成形過程不需要專用模具，即可成形任意形狀的產品，省去了模具設計與制造的環節，適合于薄殼類產品的單件或小批量生產，是對傳統沖壓成形的有利補充。

通常所說的漸進成形，成形過程中工、具和板料始終保持接觸，因此也稱為連續接觸漸進成形，此時工具軌跡為本道次結束后制品的幾何外形。

若工具的加工軌跡為等徑螺旋軌跡，即工具不再沿制品外形做簡單運動，而是沿原軌跡走向做螺旋運動，與板料表面做周期性接觸，則為螺旋軌跡驅動的非連續接觸板料漸進成形方法。

普通連續接觸漸進成形制品厚度符合正弦定律，存在成形極限角。此外，沿進給方向摩擦阻力較大，增大了板料成形所需要的外力。

相對于普通連續接觸漸進成形，螺旋軌跡驅動的非連續接觸板料漸進成形方法由于和板料周期性接觸，沿運動水平方向與板料間摩擦很小幾乎為零，且工具對板料的沿螺旋軌跡切線向上的作用力可將下部因未加工而未變薄的板料“提拉”上來，減小加工部位板料變薄的程度，從而進一步提升了板料的成形性能，還可以成形網孔板制件。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種等徑螺旋軌跡驅動的板料非連續接觸漸進成形方法及制品。

首先，本發明提供了一種等徑螺旋軌跡驅動的板料非連續接觸漸進成形方法，該方法利用螺旋形的工具運動軌跡，對板料產生了沿螺旋軌跡切線向上的作用力，增加了未加工區域板料向加工局部的塑性流動，從而減少了加工區板料的局部變薄，因而可更大程度的發揮板料的成形性能。

其次，本發明提供基于上述方法制得的成品，由于方法的加工優點，使得該制品具有更陡峭的側壁。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種等徑螺旋軌跡驅動的板料非連續接觸漸進成形方法，包括以下步驟：

建立待制備的制品的三維幾何模型；

確定板料初始固定平面和成形工具的下壓方向，生成連續接觸漸進成形加工軌跡；

將連續接觸漸進成形加工軌跡以滿足一定成形精度的離散點輸出，形成初步加工軌跡點；

根據要引入螺旋的導程和所述導程應滿足軌跡點的個數，通過線性插值法對輸出的加工軌跡點進行插值，獲得新的加工軌跡點；

設置等徑螺旋軌跡半徑,將新的加工軌跡點沿下壓方向上移等徑螺旋軌跡半徑值的距離；

將上移后的每個軌跡點繞其對應的中心點沿切線方向旋轉一定角度，形成最終的等徑螺旋軌跡漸進成形的加工軌跡，按照最終的加工軌跡對板料進行加工。

進一步的，采用三維CAD/CAM軟件建立制件三維幾何模型。

進一步的，設置板料初始固定平面為X-Y平面，Z方向為工具下壓方向。

進一步的，定義圓柱螺旋軌跡的導程，且每個導程由多個點表示，則任意相鄰兩個加工軌跡點之間插入軌跡點的個數為每個導程軌跡點的個數與相鄰兩個加工軌跡點的距離的乘積與導程的比值。