[发明专利]一种基于STL文件格式的渐进成形主方向判决方法

摘要

本发明公开了一种基于STL文件格式的渐进成形主方向判决方法，利用STL文件格式中三角面片外法矢量，为渐进成形零件选择合理的成形位置提供依据。本发明所达到的有益效果：1)传统渐进成形加工主成形方向选择具有很大的随意性，无法保证零件顺利渐进成形加工；本方法可以有效控制零件各位置成形角落在成形极限角范围内，保证零件的顺利成形；2)可以有效控制实现零件不同位置的厚度均匀，改善零件的强度、刚度及后续装配条件；3)对于零件特殊位置的特殊厚度要求，可以预先进行控制选择合理的成形主方向；4)料厚分布改善可以提高渐进成形工艺的适应性，有助于渐进成形技术在实际生产中的推广使用。

主权项

一种基于STL文件格式的渐进成形主方向判决方法，其特征是，包括如下步骤：1)测试零件加工板材的成形极限角θ_max；2)根据零件的三维模型，在CAD平台以一定的精度生成STL格式文件；3)对步骤2)生成的STL文件进行格式处理，包括如下步骤：31)对STL文件进行冗余顶点数据和冗余边进行简化归并；32)对STL模型数据的有效性和STL模型封闭性检查，检查内容包括模型是否存在几何缺陷，几何缺陷包括裂隙和孤立边；封闭性检查要求所有STL三角形围成一个内外封闭的几何体;4)按照右手螺旋法则，以STL文件中各三角面片顶点坐标获得该三角片位置的单位外法向矢量，取该矢量与Z轴正向夹角作为该位置的初始成形角；5)确定模型旋转的边界约束条件：i)根据测定的板材成形极限角θ_max，任意位置三角片法向矢量与Z轴夹角大小不超过θ_max；ii)在有等厚要求的不同部位取三角片单位法向矢量，通过旋转使得各三角片外法矢量与Z轴夹角相同；iii)依据局部位置的特殊厚度t，根据厚度余弦定理确定该位置成形角θ_p＝arccos(t/t₀)，t₀为板材原始厚度，θ_p为该位置三角片法矢与Z轴夹角；6)进行模型旋转：对于任意三角片顶点P，设置步动旋转角度Δθ，利用旋转矩阵分别绕X轴、Y轴旋转；7)旋转后的零件STL模型重建：根据三角片外法矢量与三角片顶点坐标之间的关系，利用步骤6)中矢量旋转矩阵得到旋转后的所有三角面片顶点坐标，获得旋转后的零件STL模型：P′_i为旋转后三角片的顶点坐标，P_i为旋转前的三角片顶点坐标，为旋转矩阵，模型所处的空间位置即为优化后的零件成形主方向。