[發(fā)明專利]一種空間復(fù)雜管件成形的工藝參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010131095.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111185505B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建軍;梁波;張?jiān)隼?/a>;宋朝陽;韓若瀾;李娟;王凱偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21D11/02
• 分類號: B21D11/02;B21D11/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

本發(fā)明一種空間復(fù)雜管件成形的工藝參數(shù)優(yōu)化方法，屬于復(fù)雜金屬管件制造技術(shù)領(lǐng)域；首先進(jìn)行自由彎曲成形數(shù)值模擬或試驗(yàn)，將管件劃分為穩(wěn)定段與過渡段，提取過渡段及相對應(yīng)工藝參數(shù)加載幅值曲線，存儲于知識庫中。之后給定復(fù)雜管件形狀，選用知識庫中的過渡段進(jìn)行拼接，獲得拼接管件。并采用知識庫中存儲的過渡段單元相對應(yīng)加工工藝參數(shù)加載幅值曲線進(jìn)行管件成形數(shù)值模擬或試驗(yàn)得到成形管件，計(jì)算成形管件與拼接管件之間的偏差。之后優(yōu)化夾鉗扭轉(zhuǎn)速度幅值曲線，使管件偏差減小，提高管件成形精度，并獲得管件及其加工工藝參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)雜金屬管件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間復(fù)雜管件成形的工藝參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

對于一般的空間管件彎扭成形工藝而言，任意管型都能夠簡化為由穩(wěn)態(tài)單元和非穩(wěn)態(tài)過渡單元所組成的管型結(jié)構(gòu)。自由彎曲成形原理如圖1所示，由夾鉗1、固定模2、活動模3等零部件組成。在初始狀態(tài)時(shí)，活動模3通常位于軸OZ上。彎曲過程開始時(shí)，活動模從初始位置運(yùn)動至目標(biāo)位置，此時(shí)管件彎曲半徑處于不斷增大的過程中，可視為不穩(wěn)定彎曲狀態(tài)。活動模到達(dá)目標(biāo)位置后保持靜止，此時(shí)管件的彎曲半徑穩(wěn)定，可視為穩(wěn)定彎曲狀態(tài)。在彎曲即將結(jié)束時(shí)，活動模從目標(biāo)位置回到初始位置，此時(shí)管件彎曲半徑處于不斷減小的過程中，也可視為不穩(wěn)定彎曲狀態(tài)。因此，所加工的空間管件在幾何外形上會表現(xiàn)出如圖2所示穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)相間的特征。

不同類型穩(wěn)態(tài)單元在相互連接處，又會表現(xiàn)出不同的過渡特征。而不同的管型過渡特征又會影響成形工藝參數(shù)，進(jìn)而影響管件最終的成形質(zhì)量。因此在實(shí)際加工過程中，在確定穩(wěn)態(tài)單元類型后還應(yīng)該對穩(wěn)態(tài)區(qū)段之間的過渡區(qū)進(jìn)行優(yōu)化。將有助于提高空間管件彎曲成形質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題：

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種空間復(fù)雜管件成形的工藝參數(shù)優(yōu)化方法，解決空間復(fù)雜管件成形過程中成形形狀與目標(biāo)形狀偏差較大的問題。自由彎曲成形過程中的工藝參數(shù)主要包括夾鉗扭轉(zhuǎn)速度，夾鉗送進(jìn)速度以及活動模最大轉(zhuǎn)角。本發(fā)明專利以夾鉗扭轉(zhuǎn)速度的幅值曲線作為主要補(bǔ)償修正量，進(jìn)行成形過程數(shù)值模擬。并計(jì)算每次數(shù)值模擬下的成形管件與拼接管件之間的偏差量。通過多次優(yōu)化，逐步減小偏差量，最終提高管件的成形精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種空間復(fù)雜管件成形的工藝參數(shù)優(yōu)化方法，具體步驟如下：

步驟一：根據(jù)多次自由彎管試驗(yàn)給定工藝參數(shù)加載幅值曲線，基于自由彎曲成形原理進(jìn)行有限元數(shù)值模擬或試驗(yàn)得到管件；所述工藝參數(shù)包括彎管機(jī)的夾鉗扭轉(zhuǎn)速度、夾鉗送進(jìn)速度以及活動模最大轉(zhuǎn)角；

步驟二：將所述管件的成形結(jié)果劃分為過渡區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，所述過渡區(qū)為工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的區(qū)域，所述穩(wěn)定區(qū)為工藝參數(shù)不發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的區(qū)域；

步驟三：所述步驟二中劃分的過渡區(qū)、穩(wěn)定區(qū)與步驟一中工藝參數(shù)加載幅值曲線相對應(yīng)，將此對應(yīng)關(guān)系存儲于成形知識庫中；

步驟四：設(shè)定復(fù)雜管件形狀，提取所述成形知識庫中的過渡段單元，基于Frenet標(biāo)架的拼接方法進(jìn)行拼接和逼近，進(jìn)而獲得由過渡單元表示的拼接管件；

步驟五：采用所述步驟三存儲于成形知識庫中與過渡段相對應(yīng)的加工工藝參數(shù)，進(jìn)行所述步驟四中拼接管件的實(shí)際加工；從所述知識庫中提取的加工工藝參數(shù)幅值曲線，作為過渡段單元拼接組成的空間管件成形工藝參數(shù)加載幅值曲線；

步驟六：以步驟五所述工藝參數(shù)加載幅值進(jìn)行有限元數(shù)值模擬或試驗(yàn)，然后將步驟四的所述拼接管件形狀與步驟五加工的成形管件形狀進(jìn)行測量比較，采取一端對齊的方式，得到軸線的整體偏差；

步驟七：由于過渡區(qū)單元在拼接前后，夾鉗與過渡區(qū)單元之間的距離發(fā)生變化，因此根據(jù)回彈規(guī)律確定夾鉗扭轉(zhuǎn)的補(bǔ)償方向，之后多次修正夾鉗扭轉(zhuǎn)速度的加載幅值曲線，再次進(jìn)行加工，重復(fù)第六步，直至成形偏差滿足要求；最終得到較為準(zhǔn)確的加工工藝參數(shù)。