一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法技术

本发明专利技术公开了一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布，并分别设置在板料两侧，每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成，所述拉形单元中，A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置，三个液压缸均与夹钳铰接；所述板料柔性拉形方法包括：调形多点模具并确定拉形板料尺寸；基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形；基于有限元模拟进行板料包覆拉形；基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。本发明专利技术所述方法能够实现板料拉伸变形过程中的应变最小，提高板料成形质量，最终获得厚度均一、回弹量小的曲面件。回弹量小的曲面件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法


[0001]本专利技术属于金属塑性加工
，适用于大型三维曲面零件的拉形，具体涉及一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法。

技术介绍

[0002]随着飞机蒙皮、高速列车流线型车头蒙皮等制造领域的发展，对蒙皮工件加工的速度、蒙皮曲率和蒙皮尺寸等方面的要求不断提高，尤其对飞机、高速列车蒙皮的成形质量提出了更高的要求。
[0003]传统拉伸成形的整体模具生产周期长、制造和储运成本高、重复利用率低。此外，传统拉伸成形机柔性程度较低，不易贴模，变形不均匀，易出现拉裂、起皱缺陷，材料利用率低等问题，已经不再适应新形式下轨道交通和航空航天工业发展的需要。
[0004]柔性拉伸成形技术使板材贴模更容易,提高材料利用率,减少起皱,拉裂等成形缺陷，后拉式拉形机是实现柔性拉伸成形的重要设备，而现有的拉形工艺对于后拉式拉形机的拉形方法缺乏明确的流程说明，不能发挥后拉式拉形机的优势。
[0005]综上，尽管本领域技术人员在解决上述技术问题方面不断探索钻研，但传统拉伸成形存在的不易贴模，变形不均匀，易出现拉裂、起皱缺陷，材料利用率低等问题仍未得到有效解决。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，使板料拉伸变形过程中的应变最小，提高板料成形质量，获得厚度均一、回弹量小的曲面件。
[0007]结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布，并分别设置在板料两侧，每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成，所述拉形单元中，A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置，三个液压缸均与夹钳铰接；
[0009]所述板料柔性拉形方法步骤如下：
[0010]S1:调形多点模具并确定拉形板料尺寸；
[0011]S2:基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形；
[0012]S3:基于有限元模拟进行板料包覆拉形；
[0013]S4：基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。
[0014]进一步地，所述步骤S1中，拉形板料尺寸包括板料长度方向尺寸和板料宽度方向尺寸，其中：
[0015]板料长度方向尺寸的计算公式如下：
[0016]L＝L0+2(L1+L2+L3)
····················
(1)
[0017]上述公式(1)中：
[0018]L0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开长度；
[0019]L1为板料长度方向上的切割余量；
[0020]L2为板料长度方向上的过渡区长度；
[0021]L3为板料夹紧部分的余量；
[0022]板料宽度方向尺寸的计算公式如下：
[0023]B＝B0+2b
························
(2)
[0024]上述公式(2)中：
[0025]B0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开宽度；
[0026]b为板料宽度方向上的切割余量。
[0027]进一步地，所述步骤S2中，首先对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟，在按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸。
[0028]更进一步地，所述步骤S2中，对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟过程如下：
[0029]首先，以预设的最大预拉伸变形量，计算板料的预拉伸力，具体计算公式如下：
[0030]P＝(σ
b
*B*t)/m
·······················
(3)
[0031]上述公式(3)中：
[0032]P为预拉伸力；
[0033]σ
b
为板料的材料屈服强度；
[0034]B为板料截面宽度；
[0035]t为板料截面厚度；
[0036]m为离散分布于板料夹持端同一侧的夹钳数量；
[0037]然后，根据板料的预拉伸力，计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的预拉伸力，具体计算公式如下：
[0038]F
A预
＝Pcosθ
a
·······················
(4)
[0039]F
B预
＝F
C预
＝0
·······················
(5)
[0040]上述公式(4)和(5)中：
[0041]F
A预
为A液压缸的预拉伸力；
[0042]F
B预
为B液压缸的预拉伸力；
[0043]F
C预
为C液压缸的预拉伸力；
[0044]θ
a
为A液压缸与预拉伸方向的角度。
[0045]更进一步地，所述步骤S2中，按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸过程如下：
[0046]夹钳夹紧板料后，逐渐增加离散分布于板料夹持端同一侧的A液压缸加载的拉力，直至A液压缸加载的拉力达到A液压缸的预拉伸力后，停止加载；此过程中，B液压缸和C液压缸均不输出液压力；
[0047]进一步地，所述步骤S2中，首先对板料包覆拉形过程进行有限元模拟，再按照有限元模拟获得的包覆拉形参数对板料进行实际包覆拉形。
[0048]更进一步地，所述步骤S3中，对板料包覆拉形过程进行有限元模拟，计算包覆拉形过程中，计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的拉形力，具体计算公式如下：
[0049]F
A拉
＝F
A预
························
(6)
[0050][0051][0052]上述公式(6)、(7)和(8)中：
[0053]F
A拉
为A液压缸的包覆拉形力；
[0054]F
A预
为A液压缸的预拉伸力；
[0055]F
B拉
为B液压缸的包覆拉形力；
[0056]F
C拉
为C液压缸的包覆拉形力；
[0057]θ
a
为A液压缸与预拉伸方向的角度；
[0058]θ
b
为B液压缸与预拉伸方向的角度；
[0059]θ
c
为C液压缸与预拉伸方向的角度；
[0060]为多点模具的曲形模面的各点切线与预拉伸方向之间最大的夹角。
[0061]更进一步地，所述步骤S3，按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际包覆拉形过程如下：
[0062]保持A液压缸加载的拉力与A液压缸的预拉伸力大小相同；同时从0N开始增加B液压缸和C液压缸加载的拉伸力，使板料弯曲与多点模具的模面接触，并包覆于多点模具的模面上，B液压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：后拉式拉形机的两排拉形单元对称分布，并分别设置在板料两侧，每一排拉形单元均由若干结构相同的拉形单元呈线性排布组成，所述拉形单元中，A液压缸水平设置、B液压缸竖直设置、C液压缸倾斜设置，三个液压缸均与夹钳铰接；所述板料柔性拉形方法步骤如下：S1:调形多点模具并确定拉形板料尺寸；S2:基于有限元模拟进行板料预拉伸拉形；S3:基于有限元模拟进行板料包覆拉形；S4：基于有限元模拟进行回弹迭代补偿拉形。2.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S1中，拉形板料尺寸包括板料长度方向尺寸和板料宽度方向尺寸，其中：板料长度方向尺寸的计算公式如下：L＝L0+2(L1+L2+L3)
····················
(1)上述公式(1)中：L0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开长度；L1为板料长度方向上的切割余量；L2为板料长度方向上的过渡区长度；L3为板料夹紧部分的余量；板料宽度方向尺寸的计算公式如下：B＝B0+2b
························
(2)上述公式(2)中：B0为拉伸成形的目标曲面零件的最大展开宽度；b为板料宽度方向上的切割余量。3.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟，在按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸。4.如权利要求3所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S2中，对板料预拉伸拉形过程进行有限元模拟过程如下：首先，以预设的最大预拉伸变形量，计算板料的预拉伸力，具体计算公式如下：P＝(σ
b
*B*t)/m
·······················
(3)上述公式(3)中：P为预拉伸力；σ
b
为板料的材料屈服强度；B为板料截面宽度；t为板料截面厚度；m为离散分布于板料夹持端同一侧的夹钳数量；然后，根据板料的预拉伸力，计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的预拉伸力，具体计算公式如下：F
A预
＝Pcosθ
a
·······················
(4)
F
B预
＝F
C预
＝0
·······················
(5)上述公式(4)和(5)中：F
A预
为A液压缸的预拉伸力；F
B预
为B液压缸的预拉伸力；F
C预
为C液压缸的预拉伸力；θ
a
为A液压缸与预拉伸方向的角度。5.如权利要求3所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S2中，按照有限元模拟获得的预拉伸拉形参数对板料进行实际预拉伸过程如下：夹钳夹紧板料后，逐渐增加离散分布于板料夹持端同一侧的A液压缸加载的拉力，直至A液压缸加载的拉力达到A液压缸的预拉伸力后，停止加载；此过程中，B液压缸和C液压缸均不输出液压力。6.如权利要求1所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先对板料包覆拉形过程进行有限元模拟，再按照有限元模拟获得的包覆拉形参数对板料进行实际包覆拉形。7.如权利要求6所述一种基于后拉式拉形机的板料柔性拉形方法，其特征在于：所述步骤S3中，对板料包覆拉形过程进行有限元模拟，计算包覆拉形过程中，计算A液压缸、B液压缸和C液压缸的分别输出的拉形力，具体计算公式如下：F
A拉
＝F
A预
························
(6)(6)上述公式(6)、(7)和(8)中：F
A拉
为A液压缸的包覆拉形力；F
A预
为A液压缸的预拉伸力；F
B拉
为B液压缸的包覆拉形力；F
C拉
为C液压缸的包覆拉形力；θ
a

【专利技术属性】
技术研发人员：韩奇钢，刘吉豫，门向南，邓涛，苏红亮，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：