摆辗非回转上模的解析设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种摆辗非回转上模的解析设计方法，包括以下步骤：S1.建立摆辗零件三维几何模型；S2.确定摆辗零件的轴线以及该轴线与零件上表面的交点；S3.以步骤S2确定的交点为顶点，以零件上表面回转型面母线为母线，以180°-2γ为顶角，建立一个轴线与零件轴线重合的锥体；S4.确定零件上表面所有点的坐标；S5.由步骤S4中所得的零件上表面非回转型面上任意点的点坐标，通过方程可计算出与该点对应的摆头非回转型面上的点坐标，从而可以得到摆头非回转型面的点云；S6.将步骤S5的点云拟合成曲面，并与步骤S3中的锥体合并，即可获得摆辗非回转上模。本发明设计方法简单、高效，具有很强的通用性。
【专利说明】摆辗非回转上模的解析设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摆辗模具设计领域，更具体地说，涉及一种摆辗非回转型上模的解析 设计方法。
【背景技术】
[0002] 摆辗是连续局部塑性成形新工艺，具有省力、冲击小、振动小、噪声小、节能节材和 产品精度高等优点，广泛应用于机械、汽车、电器、仪表、五金工具等众多工业领域。从摆辗 零件结构形式上看，大部分零件的上表面是简单的回转型面，下表面是复杂的非回转型面。 在这类零件摆辗成形中，通常将复杂的非回转型面放在下模中成形，而形状简单的回转型 面则由上模摆动成形。由于上模是与零件上表面相匹配的简单回转体，因此这种上模结构 设计简单，只要确定回转体母线，便可设计出上模结构。
[0003] 但对于形状更为复杂、上下表面都具有非回转型面的零件，目前所采用的主要加 工方法是先将零件上表面简化为简单的回转型面，然后按照上述方法摆辗成形零件上下型 面，最后切削加工零件上表面获得非回转型面。如果能够一次摆辗成形该类零件上下非回 转型面，将可以避免后续切削加工带来的种种弊端，进而实现复杂型面零件近净成形。为了 实现上下非回转型面零件一次摆辗成形，摆辗上模设计是最关键的一个环节。摆辗上模表 面是与零件上表面相匹配的非回转型面，但由于上模呈锥形，上模非回转型面不能根据零 件上表面形状进行简单的布尔运算获得，且非回转型上模与零件上表面进行复杂的空间啮 合运动，这使得非回转型上模设计变得十分复杂。目前，还没有关于摆辗非回转型上模解析 设计方法的报道。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种摆辗非回转上模的解析设计方法，可以 精确设计出上表面为任意形状的非回转零件所对应的非回转型上模。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种摆辗非回转型上模的解析 设计方法，包括以下步骤：
[0006] S1、建立摆辗零件三维几何模型，确定由上模成形的零件上表面形状；
[0007] S2、根据摆辗零件的形状，确定摆辗零件的轴线以及该轴线与零件上表面的交 占 .
[0008] S3、以步骤S2确定的交点为顶点，以零件上表面回转型面母线为母线，以 180° -2γ为顶角，建立一个轴线与零件轴线重合的锥体，其中γ为上模摆角；
[0009] S4、以步骤S2中的轴线为z轴，交点为原点建立坐标系，从而确定零件上表面所有 点的坐标；
[0010] S5、由步骤S4中所得的零件上表面非回转型面上任意点的点坐标（x，y，z)，通过 方程（1)可计算出与该点对应的摆头非回转型面上的点坐标（X'，y'，z'），从而可以得到 摆头非回转型面的点云；
[0011]
【权利要求】
1. 一种摆辗非回转上模的解析设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 建立摆辗零件三维几何模型，确定由上模成形的零件上表面形状； 52、 根据摆辗零件的形状，确定摆辗零件的轴线以及该轴线与零件上表面的交点； 53、 以步骤S2确定的交点为顶点，以零件上表面回转型面母线为母线，以180° -2γ为 顶角，建立一个轴线与零件轴线重合的锥体，其中Y为上模摆角； 54、 以步骤S2中的轴线为z轴，交点为原点建立坐标系，从而确定零件上表面所有点的 坐标； 55、 由步骤S4中所得的零件上表面非回转型面上任意点的点坐标（X，y，z)，通过方程 (1)可计算出与该点对应的摆头非回转型面上的点坐标（X'，y'，z'），从而可以得到摆头 非回转型面的点云；
(1) 56、 将步骤S5的点云拟合成曲面，并与步骤S3中的锥体合并，即可获得摆辗非回转上 模。
2. 根据权利要求1所述的摆辗非回转上模的解析设计方法，其特征在于，在所述步骤 S5中，所述方程（1)的计算方法如下： 551、 在零件上表面非回转型面上任选一点M，将Μ点在由z轴和Μ点所构成的平面内绕 〇点旋转Υ角，从而得到Μ'，该点即为在摆头非回转型面上与Μ点对应的点； 552、 将Μ和Μ'投影到x-y坐标平面内，得到Μ"点和Μ"'点； 553、 由于z轴与M，M'，M"点和M"'点在x-y平面内，根据各点间的位置关系，可以得 出以下方程：
554、 根据M"点和M"'点在x-y平面内的位置关系，可得以下方程： (6)
S55、由方程（5)、（8)和（9)便可推出摆头非回转型面上Μ'点的坐标方程为方程（1)。
【文档编号】G06F19/00GK104112063SQ201410249184
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】韩星会, 华林, 庄武豪, 张心昌, 董丽颖 申请人:武汉理工大学