专利名称：新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法
技术领域：
本发明涉及的是一种型材拉弯工艺设计领域的方法，具体的是一种可实现均勻变形的拉弯工艺加载轨迹的设计方法，尤其是新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法。
背景技术：
型材拉弯成形工艺以其制品精度高、表面质量好，在飞机和汽车的型材弯曲件的制造中得到广泛应用。飞机制造中拉弯工艺主要用于成形机身、机翼、进气道的隔框、加强缘条等骨架零件；汽车生产中主要用于车身结构和保险杠的中空铝型材弯曲件成形。随着高强度轻质型材，如高强铝合金、镁合金和钛合金，在运载工具上使用，同时产品加工精度要求的日益提高，现有的型材拉弯工艺加载轨迹都受到各自缺点的限制。现阶段拉弯成形的难点在于如何有效地预测成形后的尺寸精度。拉弯工艺方法对零件拉弯的尺寸精度有重要影响，工艺加载轨迹是拉弯工艺的重要组成部分，工艺加载轨迹控制着拉弯过程中弯曲角度和位移，进而决定型材拉弯件变形的均勻性。选择合理的工艺加载轨迹对于制造高尺寸精度型材零件有重要影响。传统的型材拉弯工艺加载轨迹为预拉一弯曲一补拉3个工步，现有的型材拉弯工艺技术都集中研究传统工艺加载轨迹下预拉和补拉对零件尺寸精度的影响。对于具有大包角特征的型材拉弯零件，由于型材与拉弯模具间存在摩擦的作用，如果弯曲工步结束后，施加补拉工步，补拉力只能影响靠近拉力作用点一侧的型材变形，无法对远离拉力作用点的另一侧型材变形产生影响，这样会导致被加工型材各处的应变不均勻，从而影响加工后的型材零件尺寸精度。经对现有文献检索，至今未发现对考虑摩擦的型材拉弯工艺加载轨迹的设计方法的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种考虑摩擦的型材拉弯工艺加载轨迹的设计方法，本发明是对传统的型材拉弯工艺进行改进，将传统拉弯工艺中的补拉量按照与摩擦系数相关的函数进行离散，然后逐步在弯曲过程中同时进行一定的拉伸量，从而克服摩擦对补拉量分布不均勻的影响。根据本发明的一个方面，提供一种新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法， 实施方案如
图1所示，具体包括如下步骤
第一步，确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，建立与摩擦系数相关的每步伸长量的计算公式，得到每个弯曲步中型材拉伸后的长度；
第二步，由每个弯曲步中型材当前长度，得出型材控制点的坐标； 第三步，将型材控制点轨迹代入仿真轨迹进行工艺过程数值仿真。更为具体地，本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤 第一步确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，此伸长量的总和就相当于传统工艺加载轨迹中的补拉量，每步的伸长量通过以下公式推导得到
规定Δ/为预拉伸量，/为
型材长度，M为型材纯弯曲时应变中性层与下表面的距离，f为型材弯曲半径，.V 为预拉使中性层向下的偏移量，Safi为预拉产生的应变，％^为纯弯曲的应变， 为型材下表面到偏移后应变中性层的距离，Λ 为每步弯曲的角度，泞为第η步包覆
~ Vi
的角度，日为成形结束需要弯曲的角度，&为第η步弯曲结束后型材的长度，La为
第η步包覆结束后型材与模具接触部分的总长度，L3 c为第η步包覆结束后型材自由
端长度，μ为型材与模具的摩擦系数，ALr.为每步的拉伸量，K为控制拉伸变形系数， 如附图2。
/ 型材预拉时，型材上应变处处相同，即=_
预拉—j
m
型材纯弯曲时，下表面应变为
权利要求
1.一种新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，其特征在于，包括如下步骤第一步，确定每一个弯曲步中型材零件的伸长量，建立与摩擦系数相关的每步伸长量的计算公式，得到每个弯曲步中型材拉伸后的长度；第二步，由每个弯曲步中的型材计算得出型材控制点的坐标； 第三步，将型材控制点轨迹代入仿真轨迹进行仿真。
2.根据权利要求1所述的新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，其特征在于，每步伸长量其中$总为使型材下表面应变为0的总应变，为每步弯曲的角度， 为第η步包覆的角度，θ为成型结束需要弯曲的角度， 为第H步弯曲结來后型材的长度，及为第η步包覆结來后型材与模具接触部分的总长。度，为第η步包覆结束后型材自由端长度，β为型材与模具的摩擦系数，^n .Slltfififtl^R为控制拉伸变形系数。“
3.根据权利要求1所述的新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，其特征在于， 型材控制点轨迹如下
全文摘要
本发明提供了新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，包括步骤将型材的弯曲轨迹曲线离散成用弦代替的各个分段，将成形中的弯曲过程离散成各个弯曲步，建立每个弯曲步中型材的伸长量和型材长度，弯曲半径之间的公式关系，得到每个弯曲步中型材零件的伸长量；模拟弯曲过程，建立每个弯曲步中弯曲控制点的坐标的几何关系，得到控制点在各个弯曲步中的坐标；将控制点在各个弯曲步中的坐标导入仿真软件，进行计算。本发明通过把圆弧离散用弦代替，在控制点沿着弦运动时型材弯曲，在弯曲的过程中施加拉伸量，可以很好的均匀大型型材内部的应变，减小起皱和畸变，提高尺寸精度，同时由于在弯曲的过程中拉伸，补拉的工艺可以去除，可以提高生产效率。
文档编号B21D7/12GK102366770SQ20111030370
公开日2012年3月7日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者于忠奇, 刘传香, 孔庆帅, 林忠钦, 陈仙风 申请人:上海交通大学