[发明专利]一种基于三维自由弯曲技术的过渡段优化方法

说明书

本发明公开了一种基于三维自由弯曲技术的过渡段优化方法。通过将原本过渡段弯曲模的匀速运动优化为变速运动，从而在每个时间节点下都能得到一个对应的弯曲模速度，同时优化后的过渡段弯曲模运动更加平稳，弯曲构件的截面椭圆度降低，另外优化后的弯曲模运动轨迹更加平滑，过渡段与弯曲段基本实现相切。具体为，首先测量已知弧段的几何尺寸，根据U‑R关系得到过渡段的偏心距U，然后通过变速运动规律求出每个时间节点对应的弯曲模速度。与此同时引入修正系数k，每一次成形结果与目标构件对比后，若误差不在允许范围内，则调整修正参数从而实现迭代修正，直至误差达到允许范围视为工艺完成。

技术领域

本发明属于金属复杂构件先进制造技术领域，特别涉及一种基于三维自由弯曲技术的过渡段优化方法。

背景技术

目前，越来越多的三维复杂弯曲构件在航空航天、船舰、建筑、汽车等领域得到应用，在输送物质、减轻重量、降低成本等方面发挥了重要作用。

传统的弯曲工艺包括压弯、拉弯、绕弯、推弯等，但对于一些精度要求高，形状复杂的三维弯曲构件的，传统工艺无法满足生产需求。三维自由弯曲技术的出现为该类型的零件生产提供了一种有效途径。

目前一般的三维自由弯曲技术多为基于球面轴承的匀速运动，将弯曲构件分解为直段和弯曲段，弯曲段又细分为过渡段和圆弧段，但是该方法下的过渡段的弯曲半径与目标弯曲半径仍存在一定误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于三维自由弯曲技术的过渡段优化方法。

一种基于三维自由弯曲技术的过渡段优化方法，过渡段弯曲模运动为变速运动，在每个时间节点下都得到一个对应的弯曲模速度，具体方法为，首先测量已知弧段的几何尺寸，根据U-R关系得到过渡段的偏心距U，然后通过变速运动规律求出每个时间节点对应的弯曲模速度；与此同时引入修正系数k，每一次成形结果与目标构件对比后，若误差不在允许范围内，则调整修正参数从而实现迭代修正，直至误差达到允许范围视为工艺完成。

所述的方法，包括以下步骤：

第一步，建立目标弯曲构件过渡段弯曲半径R、弯曲角度θ与球面轴承在X/Y平面内的变速运动速度μ、管材Z轴匀速送进速度v、运动时间t以及弯曲模中心至导向机构前端之间距离A之间的变速运动数量关系如下所示：

将过渡段成形时弯曲模的运动优化为变速运动；

第二步，采用有限元方法建立三维弯曲模型，并在第一步所述数量关系中引入修正系数k；

第三步，采用第二步所述引入修正系数k后的数量关系作为弯曲工艺参数，启动弯管有限元反复迭代计算，将计算结果导入几何软件中进行处理，并对比计算结果与几何模型的尺寸差异；

第四步，基于建立的尺寸误差判据，决定是否修改修正系数k并进行再次迭代，当误差小于给定值时，迭代结束；

第五步，将最终的工艺参数传送给设备，执行实际弯曲成形。

所述的方法，过渡段的几何形状参数，包括弯曲半径R与球面轴承在X/Y平面的运动速度μ、管材轴向推进速度v、运动时间t、弯曲模中心至导向机构前端之间距离A之间的数量关系为：

球面轴承运动速度

运动时间

v是管材轴向推进速度，U代表偏心距；

所述的方法，第二步中，在过渡段的形状参数与工艺参数的数量关系中引入修正系数k；

球面轴承运动速度

所述的方法，第四步中，建立的尺寸误差判据为有限元迭代计算出的弯曲结果中弯曲半径R、弯曲角度θ与几何模型误差小于1％。