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数控渐进成形自动放样和工艺补充面的研究

作　者: 孟磊
导　师: 髙霖
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 数控渐进成形 UG二次开发 放样面 工艺补充面
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要


长期以来，传统金属板料成形加工工艺，如冲压，需要预先设计制造模具，而模具设计周期较长，成本较高，缺乏柔性，产品变化时就需要重新设计制造模具。然而，随着客户需求的变化，对单件、小批量钣金零件的需求日益增长，传统板料成形工艺难以完全符合这些要求。上世纪90年代，日本学者提出了金属板料数控渐进成形技术，满足了这方面的需求。该技术借助“分层制造”的思想，将数控铣床上的铣刀换成成形工具头，使其在数控系统的控制下按照预定轨迹运动，将零件逐层成形。此技术能够在无模具的情况下生产出形状极为复杂的钣金零件。但是，渐进成形制件的减薄率非常高，严重时会导致局部的破裂，因此，如何预测破裂的发生并提出相应的避免方法，对该技术的发展意义重大。在以往的研究成果中，对渐进成形技术的成形极限性能进行过较为深入的研究。但是，在很多情况下，制件上的某些几何特征决定了其变形超过材料的成形极限，对此问题，目前尚无相关研究。借鉴冲压中调整冲压方向的方法，调整渐进成形制件的空间摆放姿态，是一种简单易行的方法，不仅可以使避免破裂成为可能，还能尽可能减小制件的减薄，提高制件的使用性能。针对以上问题，本文的主要研究内容如下：（1）基于UG二次开发基础之上，制作一个简易模块。在UG环境下，对零件模型进行处理，获取零件上点的法矢信息，把这些矢量放入单位圆中，再向XY平面投影，对投影点分析和计算，最后得到零件的最佳放样面。（2）在零件放样面确定的基础之上，结合冲压工艺补充面的方法，首次提出一套适合于数控渐进成形工艺补充面的方法，以及工艺补充过程中需要注意的问题。（3）利用数控渐进成形的正成形技术，获取复杂零件的放样面姿态和设计该零件的工艺补充面。通过分析试验结果，来验证以上理论的正确性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
注释表  12-13
第一章 绪论  13-24
  1.1 金属板材无模成形技术  13-17
    1.1.1 喷丸成形  13-14
    1.1.2 多点成形  14-15
    1.1.3 电磁成形  15-16
    1.1.4 旋压成形  16
    1.1.5 热应力成形  16-17
    1.1.6 激光冲压成形  17
  1.2 数控渐进成形技术介绍  17-22
    1.2.1 数控渐进成形技术的原理  17-18
    1.2.2 数控渐进成形技术的特点  18-19
    1.2.3 数控渐进成形技术的优缺点  19-20
    1.2.4 数控渐进成形技术的国内外研究现状  20-22
  1.3 论文选题依据  22-23
    1.3.1 数控渐进成形放样面的自动确定  22
    1.3.2 数据渐进成形的工艺补充面  22-23
  1.4 本文研究内容  23-24
第二章 UG 二次开发基础  24-38
  2.1 UG 的特点  24-25
  2.2 UG/Open 的相关模块  25-26
  2.3 UG/Open API 的基础知识  26-31
    2.3.1 UG/Open API 应用程序的运行环境  26-28
    2.3.2 UG/Open API 函数  28
    2.3.3 UG/Open API 数据类型  28-30
    2.3.4 UG 对象类型及操作  30-31
    2.3.5 UG/Open API 应用程序的初始化与终止  31
  2.4 在 VC 环境下开发 UG 应用程序  31-35
  2.5 应用程序的用户界面技术  35-37
    2.5.1 MenuScript 菜单技术  35-36
    2.5.2 UIStyle 对话框技术  36-37
  2.6 本章小结  37-38
第三章 数控渐进成形自动放样研究  38-53
  3.1 数控渐进成形自动放样技术路线  38
  3.2 数控渐进成形的放样面的确定  38-40
    3.2.1 冲压方向  39
    3.2.2 数控渐进成形的成形方向  39
    3.2.3 极限成形角  39-40
  3.3 零件信息的读取  40-43
    3.3.1 区分面的类型  40-41
    3.3.2 读取面上法矢  41-43
  3.4 法向矢量向 XY 平面的投影方法  43-44
  3.5 最小包络圆  44-46
    3.5.1 最小包容矩阵与最小包络圆  44-45
    3.5.2 遗传算法求包络圆  45-46
    3.5.3 三点画圆包络圆法  46
  3.6 矢量旋转  46-50
    3.6.1 空间矢量旋转公式  46-48
    3.6.2 模型姿态旋转  48-50
  3.7 矢量迭代算法优化  50-51
  3.8 模块应用  51-52
  3.9 本章小结  52-53
第四章 渐进成形的工艺补充面的构建方法  53-62
  4.1 工艺补充面的作用  53
  4.2 工艺补充面原则  53-54
  4.3 数控渐进成形的工艺补充面  54-58
  4.4 程序生成  58-60
    4.4.1 加工时间对比  59-60
    4.4.2 工艺补充面的材料利用率对比  60
  4.5 冲压与数控渐进成形的区别  60
  4.6 本章小结  60-62
第五章 放样面和工艺补充面在实际样品试件中的应用  62-68
  5.1 试验方案  62-66
  5.2 试验结果  66-67
  5.3 本章小结  67-68
第六章 总结  68-70
  6.1 全文总结  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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