[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)控制漸進(jìn)成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910874857.9
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN112517746B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧仲;高錦張
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)控制漸進(jìn)成形方法，該方法根據(jù)局部應(yīng)變改變加工參數(shù)，包括實(shí)時(shí)地改變工具頭直徑、工具頭運(yùn)行速度以及逐層進(jìn)給量，在最短的加工時(shí)間內(nèi)，改善加工零件的成形精度和成形質(zhì)量，充分利用漸進(jìn)成形加工工藝的靈活性和可操作性，該方法通過參考不同的成形材料，制定不同的自適應(yīng)漸進(jìn)成形加工方案，其基本參數(shù)包括材料的抗拉強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是利用數(shù)控機(jī)床工具頭對板料進(jìn)行逐層擠壓變形從而達(dá)到所需的零件形狀的自適應(yīng)控制漸進(jìn)成形方法。

背景技術(shù)

漸進(jìn)成形技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)是可以在不需要復(fù)雜和高成本工具或設(shè)備的情況下使料板成形，大大減小新品開發(fā)成本與周期。但在漸進(jìn)成形加工過程中，板料有時(shí)會因不同原因發(fā)生局部減薄或者破裂，降低了成形件的成形精度與成形質(zhì)量。而在其中，工具頭直徑、工具頭運(yùn)行速度和逐層進(jìn)給量是影響成形件質(zhì)量的關(guān)鍵工藝參數(shù)。

工具頭直徑影響制件的表面質(zhì)量，較大的工具頭直徑表面質(zhì)量較低，但成形性能好，成形極限大；反之，較小的工具頭直徑表面質(zhì)量較高，但制件成形過程中局部應(yīng)力較大，成形性能不佳，成形極限較小。

對于工具頭的運(yùn)行速度和逐層進(jìn)給量，使用較快的工具頭運(yùn)行速度或者更大的進(jìn)給量可以縮短加工時(shí)間，但會導(dǎo)致成形件精度和成形件質(zhì)量降低。加工過程中需要在時(shí)間成本和制件的可成形性之間進(jìn)行權(quán)衡。

板料的局部減薄或者破裂往往由于其所受局部應(yīng)力過大，導(dǎo)致局部的變形過度。對于難成形的零件，可以通過增大工具頭直徑、減小工具頭的運(yùn)行速度或者減小工具頭的逐層進(jìn)給量來達(dá)到局部的應(yīng)力緩解，改善零件的可成形性能。但同時(shí)，零件表面質(zhì)量降低，加工時(shí)間和成本也相應(yīng)的提高，不符合板料漸進(jìn)成形的靈活性和可操作性，為此開發(fā)出一種自適應(yīng)控制的漸進(jìn)成形加工方法來改善這一情況。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)控制漸進(jìn)成形方法，該方法在板料的漸進(jìn)成形加工過程中，實(shí)時(shí)地檢測局部應(yīng)變。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)控制漸進(jìn)成形方法，它包括以下步驟：

步驟一：將帶有球狀工作表面的成形工具裝入數(shù)控機(jī)床上的刀具架上，成形工具上帶有球狀的一端與待加工金屬板料相抵；

步驟二：成形工具工作時(shí)，球狀工作表面向金屬板料方向壓入，深度為軸向進(jìn)給量ν；

步驟三：沿著金屬板料的圓錐體截面走等高線，在完成整個(gè)截面路徑后，成形工具再次壓入深度為軸向進(jìn)給量ν，來進(jìn)行下一步等高線加工；

步驟四：下壓過程中成形工具頭在機(jī)床作用下對板料施加的軸向力為F_Z， F_Z分解為彎曲力F_Z1和沿壁向力F_Z2，機(jī)床為工具頭提供反作用力，定義為徑向力F_R，F(xiàn)_R分解為沿壁向力F_R2和彎曲力F_R1，實(shí)時(shí)檢測機(jī)床的軸向力F_Z大小，根據(jù)不同的材料彈性模量E，不同的成形角α，不同的板料厚度t，其對應(yīng)的局部的實(shí)時(shí)應(yīng)變量為：

；

步驟五：當(dāng)局部應(yīng)變大于限定值時(shí)，減小工具頭運(yùn)行速度或減小軸向進(jìn)給量ν或減小螺旋線升角，直到局部應(yīng)變恢復(fù)到限定值；當(dāng)局部應(yīng)變小于限定值時(shí)，增大工具頭運(yùn)行速度或增大軸向進(jìn)給量ν或增大螺旋線升角，直至應(yīng)變增大到限定值；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，步驟一中，在成形工具端部安裝用于實(shí)時(shí)檢測加工過程中成形工具頭的軸向力與徑向力變化的壓電傳感器。