一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108723131A(43)申请公布日2018.11.02(21)申请号201810394304.9(22)申请日2018.04.27(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人张树有周会芳伊国栋(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林超(51)Int.Cl.B21D7/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法(57)摘要本发明公开了一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法。金属管件连接于固定弯模，偏心轮自由弯模布置在金属管件，金属管件沿固定弯模轴线方向作进给运动；在金属管件弯曲成形过程中，固定弯模位置固定不变，偏心轮自由弯模绕自身旋转中心以恒定的角速度自转且自身旋转中心以固定运动轨迹运动。本发明能够通过控制偏心轮自由弯模旋转中心的运动轨迹以及调节偏心轮自由弯模绕其旋转中心的自转运动而得到任意复杂的金属管件弯曲成形轮廓，实现了在弯曲成形同一金属管件时弯曲半径的实时改变，有效提高了金属管件弯曲成形的成形效率。CN108723131ACN108723131A权利要求书1/3页1.一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法，其特征在于：包括固定弯模(1)、偏心轮自由弯模(2)和金属管件(3)；金属管件(3)连接于固定弯模(1)，偏心轮自由弯模(2)布置在金属管件(3)，金属管件(3)沿固定弯模(1)轴线方向作进给运动；在金属管件(3)弯曲成形过程中，固定弯模(1)位置固定不变，偏心轮自由弯模(2)绕自身旋转中心以恒定的角速度自转且自身旋转中心以固定运动轨迹运动，固定弯模(1)和偏心轮自由弯模(2)共同作用实现金属管件(3)弯曲成形。2.根据权利要求1所述的一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法，其特征在于：所述的偏心轮自由弯模(2)自身旋转中心的固定运动轨迹运动采用以下方式获得：步骤一：在垂直于偏心轮自由弯模(2)轴线的平面内，以偏心轮自由弯模(2)旋转中心为坐标原点，以金属管件(3)进给运动方向为X轴正方向，以垂直于金属管件(3)轴线方向为Y轴方向，建立XOY平面直角坐标系，作为相对坐标系；步骤二：在相对坐标系下，不考虑金属管件(3)的进给运动，建立偏心轮自由弯模(2)的轮廓曲线f(x)和接触点运动轨迹之间的关系，接触点运动轨迹为金属管件(3)外表面与偏心轮自由弯模(2)接触点的运动轨迹，其中为偏心轮自由弯模(2)在t时刻绕相对坐标系原点转过的角度，ω为偏心轮自由弯模绕其旋转中心的角速度，t表示时间；步骤三：在相对坐标系下，不考虑金属管件(3)的进给运动，根据步骤二获得的关系用已知测定的偏心轮自由弯模(2)的轮廓曲线f(x)计算获得接触点运动轨迹步骤四：在相对坐标系下，考虑金属管件(3)的进给运动，进给运动速度为Vf，计算获得金属管件(3)外表面与偏心轮自由弯模(2)接触点随偏心轮自由弯模(2)自转的运动轨迹曲线F(x)；步骤五：在相对坐标系中，根据步骤四得到的运动轨迹曲线F(x)计算在理论进给条件下金属管件(3)弯曲成形后的轴线曲线Fo(x)，作为第一轴线曲线；步骤六：在垂直于偏心轮自由弯模(2)轴线的平面内，以固定弯模(1)靠近偏心轮自由弯模(2)的端面中心为坐标原点，以金属管件(3)的进给速度方向为X轴正方向，以垂直于金属管件(3)轴线的方向为Y轴方向，建立X′O′Y′平面直角坐标系，作为绝对直角坐标系；步骤七：在绝对直角坐标系下，仅考虑金属管件满足安装空间这一要求，在金属管件实际安装空间的安装位置附近采样若干位置点作为有效点，安装位置附近采样的若干位置点不会与实际安装空间内除金属管件以外的其他部件和零件发生干涉，根据所有有效点在绝对直角坐标系下的坐标数据拟合获得在满足安装空间要求条件下金属管件(3)弯曲成形后的轴线曲线Go′(x)，作为第二轴线曲线；步骤八：在绝对直角坐标系中，根据绝对运动、相对运动和牵连运动之间的关系，由步骤七中得到的第二轴线曲线Go′(x)与步骤五中得到的第一轴线曲线Fo(x)计算偏心轮自由弯模(2)旋转中心在绝对直角坐标系下的运动轨迹曲线Hoo′(x)，作为固定运动轨迹，使得偏心轮自由弯模(2)旋转中心沿运动轨迹曲线Hoo′(x)运动进行金属管件(3)变曲率弯曲成形。3.根据权利要求2所述的一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法，其特征在于：所述的步骤二中，建立偏心轮自由弯模(2)的轮廓曲线f(x)和接触点运动轨迹之间的关系采用坐标参数化表示为：2CN108723131A权利要求书2/3页其中，xB表示偏心轮自由弯模(2)轮廓曲线上点在相对坐标系下的X轴方向坐标，yB表示为偏心轮自由弯模(2)轮廓曲