三维曲面连续辊弯成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103316970103316970B(45)授权公告日2015.01.07(21)申请号201310287006.7JPS62234619A,1987.10.14,蔡中义等.连续柔性成形过程控制及CAD软(22)申请日2013.07.08件开发.《中国机械工程》.(第08期),(73)专利权人吉林大学王蜜等.柔性辊曲率及下压量对连续柔性成地址130012吉林省长春市前进大街2699形曲面件形状的影响.《塑性工程学报》.2013,第号20卷(第１期),第27-30页.(72)发明人蔡中义隋洲胡志清王蜜蔡中义等.三维曲面零件连续成形的形状控李明哲制.《吉林大学学报(工学版)》.2011,第41卷(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任(第4期),第978-983页.公司22201审查员张彩锦代理人朱世林王寿珍(51)Int.Cl.B21D5/08(2006.01)(56)对比文件CN100999000A,2007.07.18,CN101020207A,2007.08.22,CN102380532A,2012.03.21,CN102728706A,2012.10.17,权权利要求书3页利要求书3页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称三维曲面连续辊弯成形方法(57)摘要本发明提供一种由金属板料连续成形出三维曲面零件的方法，属于金属塑性加工领域。金属板料在上、下柔性成形辊之间的变形区内同时获得纵向及横向的弯曲变形，随着柔性辊的转动板料连续进给，从而形成双曲度的三维曲面零件。所成形的曲面其纵向形状取决于板料在三个柔性辊作用下的三点纵向弯曲变形，纵向曲率由上柔性辊的下压量控制；曲面的横向形状取决于柔性辊的横向弯曲变形，与柔性辊的轮廓形状一致，柔性辊的轮廓形状调整通过控制布置其上的多个控制点来实现。本发明提供了根据成形件的目标曲面，确定柔性辊的轮廓形状及上柔性辊下压量的方法，可实现对曲面零件连续辊弯成形过程的实际控制。CN103316970BCN103697BCN103316970B权利要求书1/3页1.一种三维曲面连续辊弯成形方法，通过上柔性辊（3）、前下柔性辊（4）和后下柔性辊（5）三个轴线可弯曲柔性辊绕自身轴线的转动，带动金属板料（1）连续进给，使板料在横、纵两个方向同时弯曲变形，在出口端连续成形出双曲度的曲面零件（2），目标成形曲面的横向形状由柔性辊的轴向轮廓来控制，三个柔性辊的轴向轮廓通过设置其上的调形控制点（6）来调整；成形曲面的纵向形状取决于辊弯成形过程中上柔性辊（3）与前下柔性辊（4）、后下柔性辊（5）之间的相对位置，由上柔性辊的下压量控制，所述的柔性辊的轴向轮廓调形和上柔性辊的下压量控制的具体步骤如下：1）设定目标成形曲面的一个主曲率方向为板料的进给方向即纵向，另一个主曲率方向为柔性辊的布置方向即横向；2）根据成形件目标曲面的横向截面线（7），拟合出B样条曲线，确定出上、下柔性辊的每个调形控制点的高度坐标，基于每个控制点坐标，利用设置于各柔性辊上的多个调形控制点，调整上、下柔性辊的轴向轮廓形状；3）根据成形件目标曲面纵向截面线（8），计算出纵向曲率，确定出上柔性辊下压量，基于上柔性辊的下压量，控制辊弯成形过程中上柔性辊与下柔性辊之间的相对位置；其特征在于：步骤2）中确定上、下柔性辊的每个调形控制点坐标的具体过程为：a.提取成形件目标曲面横向截面线（7）上一系列离散点的曲面坐标数据，拟合出B样条曲线，利用方程（1）求解横截面线B样条函数的控制点：（1）其中为样条函数的第j个控制点；、、、分别为第0、i、j、n个B样条基函数；、、、分别为成形件目标曲面横向截面线（7）上的第0、j、m、k个离散点，并有，及；b.构造出横截面线的B样条拟合曲线，利用公式（2），由柔性辊第k个调形控制点的x坐标计算出其参数坐标：（2）其中：r为柔性辊的半径，h为板料厚度；为柔性辊第k个调形控制点的x坐标,；为样条函数控制点的x坐标；为柔性辊第k个调形控制点处的单位法向量的x向分2CN103316970B权利要求书2/3页量；式中的“±”在计算上柔性辊时取“-”号，计算下柔性辊时取“+”号；c.利用公式（3）计算上、下柔性辊的每个调形控制点高度方向的坐标：（3）其中：为样条函数控制点的z坐标；为柔性辊第k个调形控制点处的单位法向量的z向分量；式中的“±”在计算上柔性辊时取“-”号，计算下柔性辊时取“+”号；步骤3）中确定上柔性辊下压量的具体过程为：a.提取成形件目标曲面纵向截面线（8）上一系列离散点的曲面坐标数据，利用公式（4）、（5）计算成形件的纵向曲率半径（4）其中：为目标成形曲面纵向截面线上第i个离散点的坐标；M为截面线上离散点的