[发明专利]板料点压渐进成形锥台形零件的方法

摘要

一种板料点压渐进成形锥台形零件的方法，成形工具头对板料逐点顶压而成形零件，板料在受一次顶压动作后，成形工具头周围的板料产生局部变形，主要变形方向与成形工具头顶压方向相同，这个方向的变形是成形零件需要的；同时局部的变形还包括沿零件周向的变形，周向变形在成形工具两侧等量反向，这个变形是零件成形不需要的，但是由于同时产生等量反向的变形，且相邻的局部变形区域之间的周向变形会相互抑制，不会向同一个方向叠加，成形后的零件就不会产生周向的扭曲变形。与连续轨迹渐进成形的零件相比较，本发明能够消除板料因周向变形而导致的零件扭曲变形，提高零件整体成形质量。

主权项

1.一种板料点压渐进成形锥台形零件的方法，其特征在于，所述锥台形零件的几何尺寸包括：锥台大端的直径D、锥台的高度H及成形角θ；所选用成形工具头的半径为r；所述成形角θ等于90°减去二分之一锥角；具体步骤是：第一步，根据零件形状确定成形轨迹；确定成形轨迹的具体过程是：a．成形轨迹的坐标原点为与成形工具头相邻的预成形板料的表面的几何中心；建立成形轨迹的坐标系；b．确定成形工具头下压参数；所述的成形工具头下压参数包括成形工具头下压的高度e、第n个周向轨迹Q_n与第n＋1个周向轨迹Q_n+1之间的轴向间距Δh_n、第n个周向轨迹Q_n与第n＋1个周向轨迹Q_n+1之间的径向间距ΔR_n，以及第0个周向轨迹Q₀与第N-1个周向轨迹Q_N-1之间的轴向距离H₀；所述的ΔR_n=Δh_ncotθ，H₀=H-Δh_N-1，式中Δh_N-1为成形工具头在第N-1个周向轨迹Q_N-1上的下压高度；c．确定周向轨迹的参数；所述周向轨迹的参数包括第0个周向轨迹Q₀的直径D₀、第n个周向轨迹Q_n的直径D_n，以及周向轨迹的数量N，其中H为锥台的高度，e为成形工具头每次的下压高度；d．确定成形工具头与预成形板料的接触面的参数；所述成形工具头与预成形板料的接触面的参数包括成形工具头与预成形板料周向接触的长度径向接触的长度所述成形工具头在第n个周向轨迹Q_n上第m个点压位置压下后与板料的周向接触长度anm=an1m+an2m≈rΔhn/Sn1m+rΔhn/Sn2m=4rΔhn/Snm;]]>成形工具头在第n个周向轨迹Q_n上第m个点压位置压下后与板料的径向接触长度bnm=bn1m+bn2m≈rΔhn/Rn+rsinθ;]]>e．确定第n个周向轨迹Q_n上压点的数量M_n，以及各压点的位置之间的参数；所述各压点位置之间的参数包括第n个周向轨迹Q_n上第m-1个压点位置到第m个压点位置的间距间距所对应的中心角为第n个周向轨迹Q_n上的第0个压点位置与第n个周向轨迹Q_n的中心C_n点的连线与x轴的夹角所述第n个周向轨迹Q_n的中心角满足的条件；f．确定成形工具头点压位置的参数；所述成形工具头在第n个周向轨迹Q_n上第m个点压位置的参数包括成形工具头在每个压点位置顶压板料时的起始点及终止点的坐标；第二步，使成形工具沿设计的成形轨迹顶压板料成形零件；成形中，成形工具沿成形轨迹依次逐点成形，或者该成形工具沿成形轨迹隔点成形；成形工具沿成形轨迹依次逐点成形的具体过程是：a．成形工具头4的球头中心位于点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达点，板料局部变形；工具头的球头中心退回点，一次顶压动作完成，点压位置处的点压成形完成；移动成形工具头，使工具头球头中心到达点；工具头球头顶压板料至点；工具头球头退回到点，完成对点压位置的点压成形；重复上述过程，依次完成点压位置到的点压成形，则周向轨迹Q₀完成，板料从初始位置变到B₀位置；b．重复上述成形过程，依次完成周向轨迹Q_N-1的冲顶，使板料变形至B_N-1位置，零件成形完成；该成形工具沿成形轨迹隔点成形的具体过程是：a．判断周向轨迹Q_n上压点位置总数M_n的奇偶（m=0，1，…，M_n-1），奇数时用M′_n＝M_n表示，偶数时用M″_n＝M_n表示；将零件周向分为4个区域，分别处于第一、第二、第三、第四象限，有τ′_n=(M′_n-1)/4，τ″_n=M″_n/4；成形时，成形工具头4的中心位于点，使成形工具头顶点与板料接触；使工具头顶压板料，工具头的球头中心到达点，板料局部变形；工具头的球头中心退回点，一次顶压动作完成，点压位置处的点压成形完成；移动成形工具头，当周向轨迹Q₀上压点位置总数M₀为奇数时，工具头球头中心到达顶压板料，工具头球头退回到所述完成对点压位置的点压成形；当周向轨迹Q₀上压点位置总数M₀为偶数时，工具头球头中心到达点；工具头球头退回到所述点，完成对点压位置的点压成形；重复上述成形过程，依次完成点压位置的点压成形，中的上标j表示周向轨迹上的第j个压点位置，则周向轨迹Q₀完成，板料从初始位置变到B₀位置；b．重复上述成形过程，依次直到完成周向轨迹Q_N-1的冲顶，使板料变形至B_N-1位置，零件成形完成；第三步，取下零件；得到锥台形零件。