[发明专利]基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法

说明书

本发明提供了一种基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法，利用插值变换方法逼近并求得每圈轨迹的起点坐标；随后定义弧长函数；根据弧长函数，并结合每圈轨迹的起点坐标，确定下盘体的加工起始点坐标；截取下盘体的第一圈下工具头坐标轨迹，推演出下部分盘体下工具头的运动进程函数；计算运行路程百分比函数；根据运行路程百分比函数得到坐标对应的百分比数值，并带入运动进程函数得到成形轨迹中上工具头坐标所对应的在DSIF‑P关系下的下工具头坐标。本发明通过对双面渐进成形轨迹坐标的运算优化，将DSIF转变成DSIF与DSIF‑P混合轨迹，以实现在成形下盘体过程中，下工具头对加工过程中绕上平台边缘的动态支撑。

技术领域

本发明涉及板料渐进成形技术领域，具体地，涉及一种基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法，该方法是一种自动识别双平台结构平台变化区域并生成混合动态边缘支撑的双面渐进成形的轨迹生成技术。

背景技术

板料渐进成形是国际上先进的柔性加工成形技术，是一种适用于零件单件或小批量生产的柔性加工方法，该技术的显著优点是引入了快速原型制造技术中分层制造的思想，将复杂的三维数字模型沿Z轴方向离散成许多断面层，并在各断面层上生成加工轨迹，成形工具在计算机控制下沿预设的加工轨迹运动，无需使用专用模具或者仅需使用简单的模具，即可在局部区域内成形出其他方法无法实现的复杂曲面形状。

当前科学研究中最常涉及的是单平台的盘结构板料的加工精度研究，即针对加工平面为起始平面，且底部也为平面的盘状结构。加工方法常采用双面渐进成形(Double-sided Incremental Forming,DSIF)的方法，通过下工具头在板料接触点的对侧的自由运动，实现了加工过程中的局部支撑，提高了成形效果。然而此种方法存在部分问题，即如果缺少背板的辅助，盘口的形状与设计形状的准确度很难得到保证。

经文献检索后发现，德国波鸿大学的学者提出了通过齿顶稳定面提高几何精度的方法，旨在改善不规则工件的整体精度；在此基础之上，沈阳航天航空大学的朱虎提出了基于背板的双面渐进成形方法，根据待成形件的特征，合理设计出与板材件相匹配的、具有预留成形特征空间的背板特征模型，从而使背板发挥提高加工精度的作用。上海交通大学和德国波鸿大学的学者则提出了使用金属海绵体以保持渐进成形支撑以及提高几何精度的灵活性的方法。但以上的方法均无法免去在每次加工时先行准备相应支撑工具的步骤，故流程十分繁琐，增加了加工的耗时。针对这一问题，目前国内外尚未有无需专用加工装配支撑物的技术解决方案提出。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术难题，本发明提供了一种基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法，该方法实现自动识别盘体平台区域，在加工双平台盘体过程中，工具头由初始导入的双面渐进成形(DSIF)轨迹向边缘动态支撑渐进成形(DSIF-P，Double-sided Incremental Forming Perimeter)过程的轨迹自动转换。在自动识别平台的下半部分盘体(简称下盘体)区域内，通过读取原始双面渐进成形坐标轨迹，识别并保存工具头的初始轨迹路径，为保证在下盘体加工中，上下工具头在每一圈中运行的进程相同，通过上下工具头坐标轨迹以％-top＝％-bot为参照进行匹配，最终输出该单次成形混合轨迹的坐标数值，从而形成完整的加工轨迹。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种基于插值变换算法的渐进成形混合轨迹的加工方法，包括：

S1，导入双平台盘体的初始DSIF轨迹坐标；

S2，利用插值变换方法逼近并求得每圈轨迹的起点坐标，求得加工的总圈数；

S3，定义弧长函数；

S4，根据S3中定义的弧长函数，并结合S2中得到的每圈轨迹的起点坐标，确定下盘体的加工起始点坐标，同时保留上部分盘体在DSIF过程中上工具头坐标和下工具头坐标；