[发明专利]一种多向锤击式渐进成形方法及该方法获得的制品

说明书

本发明公开了一种多向锤击式渐进成形方法及该方法获得的制品，该方法将工具加工轨迹编制为波动加工轨迹，通过改变波动轨迹的方向、波长和振幅控制工具锤击的方向、频率和幅度，仅需在三轴数控铣床和专用渐进成形机上，即可实现工具与板料周期性接触的多向锤击式渐进成形。该方法可改善普通渐进成形过程中所出现的板料变形不均的问题，从而可提高板料的成形性能。

技术领域

本发明涉及一种多向锤击式渐进成形方法及该方法获得的制品，属于板料渐进成形加工技术领域。

背景技术

板料渐进成形技术采用快速原型制造技术“分层制造”的思想，以CAD模型驱动，不需要模具或只需要凸模，即可成形制品，非常适合加工单件或小批量的薄壳类产品，是对传统冲压成形的有利补充。在航空、航天、家电、医疗器械和汽车等制造行业具有广泛的应用前景。

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。若成形过程中，工具在沿加工轨迹移动的同时，也做“锤击”动作，即工具不断抬起和落下，与板料进行周期性的接触，则称之为锤击式渐进成形。相对连续接触渐进成形，锤击式渐进成形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，进一步提升了板料的成形性能，降低了变形力，且不会使制件出现沿加工方向的扭曲，还可以成形网孔板制件。

板料渐进成形的原型是工匠采用锤击的方法，使板料变形至要成形的形状。由于工匠锤击工件时，锤击方向可以自由转动，锤击成形中通过不断的调整锤击方向和锤击力度来控制板料局部的变形，从而可以控制制件的局部厚度。相比之下，现有锤击式渐进成形锤击角固定为90°，成形中锤击方向不发生变化，因此无法自由调整板厚。

发明内容

本发明提出了一种新的多向锤击式渐进成形方法，避免了现在锤击式渐进成形方法中出现的用液压或机械方式驱动难以改变锤击方向的问题。通过合理编制数控程序即可灵活控制工具的锤击方向，以控制制件的局部厚度，提高板料的成形性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种多向锤击式渐进成形方法，包括以下步骤：

(1)采用三维软件建立制件三维几何模型；

(2)采用三维软件或人工编程方式生成制件的连续接触渐进成形加工轨迹；

(3)将步骤(2)中的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；

(4)对步骤(3)输出的加工轨迹点进行插值，获得新的加工轨迹点；

(5)在垂直于水平方向上根据工具水平速度和加工时间引入正弦波动，调整步骤(4)获得的新的加工轨迹点，控制引入的振幅，生成锤击角为90°的锤击式渐进成形轨迹；

(6)以相邻两个波谷的工具轨迹点连线为转轴，将两波谷之间的轨迹点绕该转轴旋转特定角度，实现波动方向可控；

(7)输出多向锤击式渐进成形的波动加工轨迹；

(8)成形工具按步骤(7)所述的加工轨迹对待加工件进行多向锤击渐进成形。

进一步的，步骤(3)的具体过程为：根据要引入正弦波的波长和每个波长应满足轨迹点的个数，通过Lagrange线性插值法对步骤(3)输出的加工轨迹点进行插值。

进一步的，所述正弦波动如式(1)所示。