[发明专利]等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法及制品

说明书

本发明公开了等径螺旋轨迹驱动的非连续接触渐进成形方法及制品，成形方法中由于成形工具的成形轨迹为螺旋形，对板料产生了沿螺旋轨迹切线向上的作用力，增加了未加工区域板料向加工局部的塑性流动，从而减少了加工区板料的局部变薄，因而可更大程度的发挥板料的成形性能，成形具有更陡峭侧壁的产品。

技术领域

本发明涉及一种等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法及制品。

背景技术

板料渐进成形技术是一种集计算机技术、数控技术和塑性成形技术于一体的快速制造技术。根据产品三维数据模型，生成加工轨迹，以此控制形状简单的加工工具，使其对金属板料进行连续的局部塑性加工，并最终累积形成产品的几何外形。由于成形过程不需要专用模具，即可成形任意形状的产品，省去了模具设计与制造的环节，适合于薄壳类产品的单件或小批量生产，是对传统冲压成形的有利补充。

通常所说的渐进成形，成形过程中工、具和板料始终保持接触，因此也称为连续接触渐进成形，此时工具轨迹为本道次结束后制品的几何外形。

若工具的加工轨迹为等径螺旋轨迹，即工具不再沿制品外形做简单运动，而是沿原轨迹走向做螺旋运动，与板料表面做周期性接触，则为螺旋轨迹驱动的非连续接触板料渐进成形方法。

普通连续接触渐进成形制品厚度符合正弦定律，存在成形极限角。此外，沿进给方向摩擦阻力较大，增大了板料成形所需要的外力。

相对于普通连续接触渐进成形，螺旋轨迹驱动的非连续接触板料渐进成形方法由于和板料周期性接触，沿运动水平方向与板料间摩擦很小几乎为零，且工具对板料的沿螺旋轨迹切线向上的作用力可将下部因未加工而未变薄的板料“提拉”上来，减小加工部位板料变薄的程度，从而进一步提升了板料的成形性能，还可以成形网孔板制件。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法及制品。

首先，本发明提供了一种等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法，该方法利用螺旋形的工具运动轨迹，对板料产生了沿螺旋轨迹切线向上的作用力，增加了未加工区域板料向加工局部的塑性流动，从而减少了加工区板料的局部变薄，因而可更大程度的发挥板料的成形性能。

其次，本发明提供基于上述方法制得的成品，由于方法的加工优点，使得该制品具有更陡峭的侧壁。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种等径螺旋轨迹驱动的板料非连续接触渐进成形方法，包括以下步骤：

建立待制备的制品的三维几何模型；

确定板料初始固定平面和成形工具的下压方向，生成连续接触渐进成形加工轨迹；

将连续接触渐进成形加工轨迹以满足一定成形精度的离散点输出，形成初步加工轨迹点；

根据要引入螺旋的导程和所述导程应满足轨迹点的个数，通过线性插值法对输出的加工轨迹点进行插值，获得新的加工轨迹点；

设置等径螺旋轨迹半径,将新的加工轨迹点沿下压方向上移等径螺旋轨迹半径值的距离；

将上移后的每个轨迹点绕其对应的中心点沿切线方向旋转一定角度，形成最终的等径螺旋轨迹渐进成形的加工轨迹，按照最终的加工轨迹对板料进行加工。

进一步的，采用三维CAD/CAM软件建立制件三维几何模型。

进一步的，设置板料初始固定平面为X-Y平面，Z方向为工具下压方向。

进一步的，定义圆柱螺旋轨迹的导程，且每个导程由多个点表示，则任意相邻两个加工轨迹点之间插入轨迹点的个数为每个导程轨迹点的个数与相邻两个加工轨迹点的距离的乘积与导程的比值。