[发明专利]一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法

说明书

本发明属于汽车零部件CAE分析技术领域，提供了一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法，包括以下步骤：步骤一、弯曲特征线提取与分段；步骤二、3D弯曲转化为2D；步骤三、确定旋转中心；步骤四、确定旋转中心水平移动曲线；步骤五、凸轮轨迹的求取；步骤六、凸轮轨迹线修正；步骤七、CAE模拟验证。本发明的优点在于CAE模拟软件解决工程实际问题的典型案例，是CAE应用的一次拓展，CAE软件能方便地计算出弯曲成型过程中产品各处的运行轨迹及各模块间的位置关系，也能方便地观测产品长度的变化并进行凸轮轨迹线的调整及检查调整后的效果。

技术领域

本发明属于汽车零部件CAE分析技术领域，涉及一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法。

背景技术

本发明来源于门框饰条弯曲，这里门框饰条弯曲的中间骨架为不连续铝芯材，根据弯曲部评估，该产品弯曲所需引伸力较小，常规拉弯成型产品容易拉断，为了提高合格率采用自制专用机进行弯曲，专用弯曲机通常是用位移来控制夹头位置的，两端距离增加使产品内产生张力，距离减少则产生压缩，张力过大过小均对成型不利，因此精确控制夹头位置对专用弯曲机而言就显得非常重要。本产品从弧度上看，有两个主要特征半径，因此宜分两次弯曲成型，成型弯角I和弯角II，先成型弯角I再成型弯角II。如果在弯曲过程中旋转中心一和旋转中心二保持不动，显然产品将夹头的运动源源不断地变长，断面变细甚至严重畸变，为了保持弯曲后产品长度基本不变或略微伸长，旋转中心势必需要往后移动，这个运动要靠第一凸轮和第二凸轮来控制，因此本发明中的凸轮曲线的设计就成了非常关键，也是重点要保护的内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对现有技术的现状，而提供一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法，利用CAD和CAE技术解析位移控制型拉弯中型材的成型，并用该结果指导弯曲模凸轮轨迹的设计。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、弯曲特征线提取与分段：在弯曲方向提取产品内侧贴模面上的引导线作为弯曲引导特征线，并根据弯曲引导线的特点和弯曲行程设定弯曲分段数；

步骤二、3D弯曲转化为2D：将3D弧度产品成型的弧度分解为高度方向和水平方向两个方向，先成型高度方向弧度，再成型水平方向弧度，将3D导引线直接投影到平面上，保持3D导引线的长度不变，对应点的的Y坐标不变，将高度方向的弧度投影到平面上(Z＝0)；

步骤三、确定旋转中心：将平面状态的导引线切点位置摆好，导引线与水平基线相切，相切点位于分段点处，相切点为对应中垂线和外角平分线的交点；

步骤四、确定旋转中心水平移动曲线：假定弯曲过程中产品长度保持不变来考虑旋转中心须做何移动，模型中将产品简化为梁单元，以截面为圆形，半径0.1mm，并在端部施加很小的辅助引伸力以使端部保持直线，以不足引起梁单元过分伸长为限，如1N，在此每段10mm，共计128个梁单元。计算完成后，端点N137在X方向的位移得出；

步骤五、凸轮轨迹的求取：弯曲过程中凸轮径向半径的改变曲线等于旋转中心的移动曲线，再做适当的延长和修正即得到凸轮轨迹线；

步骤六、凸轮轨迹线修正：通过EXCEL表对旋转中心水平移动曲线进行修正，产品伸长量平均分配到弯曲过程；

步骤七、CAE模拟验证：Marc软件进行模拟验证，采用EXCEL处理凸轮径向变化规律数据并绘制出凸轮轨迹，同时给定旋转中心移动曲线，观察凸轮是否紧贴固定轮。

在上述的一种基于CAE的型材弯曲成型凸轮轨迹线求解方法中，步骤一以导线作为弯曲引导特征线，分两段曲线I和曲线II进行弯曲，弯曲特征线分段后重新放置特征线，使得分段点切线与水平线平齐。