一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法，依据原始板料种类、板料厚度、所加工制件的成形角、成形深度以及工具头半径、x轴进给量、z轴进给量等，确定零件的回弹角度，计算工具头与板料理论接触范围和待加工的节点指数，根据工具头的进给量可以在板料上取节点，依据节点判断板料与工具头之间的理论最小距离，从而可以计算发生回弹碰撞时的节点数。即如果在加工过程中发生回弹碰撞，那么距工具头最近的节点则会成为第一个撞击点，因此只需在该节点的回弹量达到理论最小距离前，控制工具头对该节点进行回弹补偿，便可保证零件成形质量，且效率远高于多道次回弹补偿方法。且效率远高于多道次回弹补偿方法。且效率远高于多道次回弹补偿方法。

【技术实现步骤摘要】
一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法


[0001]本专利技术属于渐进成形材料加工
，具体涉及一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法。

技术介绍

[0002]数控渐进成形加工过程中存在的回弹变形问题，严重影响零件的形状和尺寸精度，是阻碍渐进成形投入实际生产的主要原因之一。为应对这一问题，目前多采用“回弹预测+回弹补偿”的策略。李军超等提出实时补偿的方式，将制件加工分为n个道次，在每一道次完成后进行测量，并在下一道次进行回弹补偿，但在实际中实时测量是非常困难，工作量巨大且测量结果往往不准确，多道次加工也会加重工具头对板料的切削；另一些学者，如韩飞、莫建华、张斌、龚攀等则采用各种算法对回弹进行预测，再采用刀具路径补偿法对成形件侧壁回弹进行补偿，但算法的难度较高、操作复杂，难以走出实验室。
[0003]当前业界多以传统冲压为理论模型对渐进成形的板料回弹予以研究，在该理论模型下，板料成形过程较快，回弹主要发生在工具头脱离板料后(即加工结束后)，因此对回弹的补偿往往是建立在回弹发生后，并多以完整的加工工序对回弹加以修正。
[0004]而渐进成形的特殊加工方式有别于传统的冲压成形，其制件过程需要工具头长时间与板料接触，因此回弹不仅会发生在加工结束后，亦会发生在加工过程中。随着时间的增长，板料积累的内应力便越多，回弹越严重，但此时加工仍未结束，工具头与板料依然处于接触状态，于是便导致制件侧壁与工具头相碰撞，从而影响最终制件的成形质量。
[0005]总之，一方面，在传统的多道次回弹修正中，板料会受到来自于工具头多次大面积的反复切削，使得制造壁厚变薄与制件表面质量下降，同时工具头与板料需要长时间接触，易造成回弹累积，影响制件精度；另一方面，其他的回弹实时补偿测量，需要对整个加工过程进行实时监控与实时测量，如此便不得不对机床进行升级改造，这样做使得加工成本及其高昂且费工费时，与渐进成形高经济性的特色相悖；同时，学界对板料渐进成形的成形原理尚有争议，故开发出来的预测算法面临着解释性不足等问题。
[0006]因此，结合现有数控加工设备和渐近成型加工技术，开发一种新的加工方法程序实现更高效率的动态回弹补偿，具有现实的意义。

技术实现思路

[0007]针对以上问题，本专利技术设计了一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法，通过加工方法和步骤的设计，无需改变硬件设备环境，即可实现更高效的动态回弹补偿。
[0008]本专利技术设计的一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法，包括如下步骤：
[0009]S1、计算回弹角度ψ，依据原始板料种类、板料厚度、所加工制件的成形角θ(单位度)、成形深度h以及工具头半径r、x轴进给量
△
x、z轴进给量
△
z，利用CAE(Computer Aided Engineering，指工程设计中的计算机辅助工程)仿真系统确定零件的回弹角度ψ；
[0010]S2、确定工具头与板料的理论接触范围，根据工具头半径r与所加工制件成形角度
θ，所述理论接触范围为，
[0011][0012]S3、计算理论接触范围内包含的加工节点指数a，
[0013][0014]其中int()表示取整，上式本质是对括弧中计算结果的向上取整，基本原理是根据工具头的单次进给量，确定单次进给时侧壁伸长量再根据理论接触范围计算其节点指数，虽然范围内理论接触的节点数为a个，但考虑回弹的因素，第K
a+1
个节点也会与工具头接触，因此理论接触节点数为a+1个；
[0015]S4、计算节点K
a+1
与工具头的理论最小距离ΔL1，
[0016][0017]S5、计算理论接触范围内考虑回弹补偿时的最终节点数K1，一般以首组理论接触范围为例，所述首组理论接触范围包括开始渐近成型加工从第一个K
a+1
节点到第一个K1节点的范围，则
[0018][0019]S6、首组节点回弹补偿加工，所述首组节点包括首组理论接触范围内从K
a+1
到K1的节点，所述回弹补偿加工包括由上至下逐个节点实施渐进成形加工，当工具头加工完K2节点后，令工具头先回退一个Δz和，再回退一个Δx，使工具头再次对节点K
a+1
进行加工，然后再令工具头先前进一个Δx，再前进一个Δz，完成对K1节点的加工；至此，从K
a+1
到K1首组节点回弹加工工序完成；基本原理是根据理论分析当工具头顺序加工到节点K1时，节点K
a+1
会与工具头相撞，故在工具头加工完K2后，令工具头先回退一个Δz、再回退一个Δx，使工具头再次对节点K
a+1
进行加工，再重新继续完成对K1节点的加工，由此完成回弹补偿加工。
[0020]S7、顺序逐组节点回弹补偿加工，包括在K2的整数倍节点处进行回弹补偿加工，即重复操作步骤S6的回弹补偿加工操作，对从nK
a+1
到nK1的第n组节点逐组回弹加工，直至加工完成；即顺序加工至nK2节点完成加工后，令工具头先回退一个Δz、再回退一个Δx，使工具头再次对节点nK
a+1
进行加工，然后再令工具头先前进一个Δx、再前进一个Δz，继续完成对第nK1个节点的加工，其中n为大于等于2的自然数。
[0021]进一步的，所述步骤S1相对步骤S2、步骤S3和步骤S4无先后顺序限制，即可以依次执行步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4，或者依次执行步骤S2、步骤S1、步骤S3、步骤S4，或者依次执行步骤S2、步骤S3、步骤S1、步骤S4，或者依次执行步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S1，只需保证在步骤S5之前完成即可。
[0022]进一步的，所述原始板料包括金属板材。
[0023]本专利技术的优点和有益效果在于：本专利技术所设计的一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法，采用了单道次多段式的加工策略，降低了道次数，大幅缩短加工时长，有效避免了工具头与板料的长时间接触以及工具头对板料的反复大面积的切削，保证了制件壁
厚和表面质量。单道次多段式的加工策略，将以往忽略的加工过程中的板料回弹纳入考量，同时减轻了回弹的累积，有利于提高制件精度，且不需添加额外的设备，不需要对机床进行改装，体现了渐进成形高经济性的特色，有助于渐进成形技术在实际生产中的推广，适用与正、反渐进成形技术中。
附图说明
[0024]图1是刀具与板料的理论接触范围示意图；
[0025]图2是理论接触范围内一组加工节点示意图；
[0026]图3是工具头回弹补偿加工示意图；
[0027]图4是回弹距离与理论距离原理示意图；
[0028]图5是顺序逐组节点回弹补偿加工示意图；
[0029]图6是一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渐进成形加工过程中的动态回弹补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、计算回弹角度ψ，依据原始板料种类、板料厚度、所加工制件的成形角θ、成形深度h以及工具头半径r、x轴进给量
△
x、z轴进给量
△
z，确定零件的回弹角度ψ；S2、确定工具头与板料的理论接触范围，所述理论接触范围为，S3、计算理论接触范围内包含的加工节点指数a，其中int()表示取整；S4、计算节点K
a+1
与工具头的理论最小距离ΔL1，S5、计算最终节点数K1，S6、首组节点回弹补偿加工，所述回弹补偿加工包括由上至...

【专利技术属性】
技术研发人员：查光成，黄奕，李蕾，查一凡，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：