CN109033563A - 一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法 - Google Patents

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刘洋洋
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Abstract

一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，通过设置落料模与两次弯曲模，并在第一工序弯曲模基础上，根据零件弯边边界不同设置不同的限制数据得出零件分段片体，再通过结合命令将所有零件分段片体连成一个连续的曲面，得第二工序弯曲模基面，在由增厚曲面命令按材料厚度实体在第二工序弯曲模基面上创建实体模型，通过实体模型进行弹簧夹零件批量生产，有效解决弹簧夹零件在成型过程中的多次弯边和金属材料回弹角度等存在的问题，从而实现下料准确、成型简便、便于制造的目的。

Description

一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法
技术领域
本发明涉及零件制造建模技术领域，尤其涉及一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法。
背景技术
随着航空产业技术的不断革新，飞机在研制过程中需要使用越来越多的最新航空制造技术，包括新材料技术、航空制造集成技术及数字化的辅助设计程序等，这使得设计人员在设计制造不同类型零件的过程中，需要根据实际情况采用科学合理的工艺加工方式，以满足这些零件的特性变化。
以弹簧夹类零件为例，此类零件主要采用不锈钢材料制成，其具有耐腐蚀、高强度等特性，然而在实际加工制造时，工艺部门依据设计部门发放的产品数模进行工艺分析后，介于材料的特性，需在工艺协调过程中考虑零件的弹性变化趋势，计算出回弹数据，并将工艺需求添加到产品数模中，用于数字化制造，否则将影响零件的下料、成形及零件的质量。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，具体步骤如下：
1)首先根据零件制造要求，制备落料模，将设置有通孔的外形面作为连续模基准面，并以此为基准面展平外形曲面，再利用创成式外形设计模块的抽取命令抽取中心层外形，选择中心层是为减小基准面展平外形曲面误差，然后在展平外形曲面基础上，调用实体建模模块的增厚曲面功能按材料厚度增厚曲面即可获得落料模；
2)在创建弯曲模前，根据零件制造要求，计算零件回弹角及最小弯边半径，即将零件弯边的最小弯曲半径通过函数计算公式算出，假设零件原始弯边角度为α、弯边半径为R、外形交叉线与弯曲起始线距离a，a值通过测量得出，根据函数方程式
可算出在起始距离a不变的情况下，回弹状态下的弯曲最小半径R，假设a＝1.9399mm，成形零件R＝1.5，通过改变原始弯边角度α参数，进行最小弯曲半径R的计算，当原始弯边角度α为闭斜角时，R值均在1范围内增减；当原始弯边角度α为开斜角时，R值变化较大，成快速变化趋势；
因零件弯边的弯边顺序是先成型端头小弯边再成型中间两处弯边，根据上述计算出的零件回弹角与最小弯边半径，在落料模上，首先创建端头弯边草图，并在端头弯边草图中建立零件弯边的弯曲及弯曲形状，再通过拉伸功能，将端头弯边草图几何图形作外形拉伸至片体，得第一工序弯曲模；
3)在第一工序弯曲模基础上，根据零件弯边边界不同设置不同的限制数据得出零件分段片体，再通过结合命令将所有零件分段片体连成一个连续的曲面，得第二工序弯曲模基面，在由增厚曲面命令按材料厚度实体在第二工序弯曲模基面上创建实体模型，通过实体模型进行弹簧夹零件批量生产。
在本发明中，第二工序弯曲模直接通过修改原始产品数模草图设计参数得到。
在本发明中，落料模是指压力机在一次冲压行程中，采用带形状冲压原材料，其多应用于零件的落料与腹板面钻孔，即为零件的展平外形和取制基准面的钻孔用，当零件数量多，且存在多重异向弯边时，为方便成批生产加工制造，创建此种落料模可快捷完成初始外形的落料工作即零件外形，在创建过程中，展平外形因弯边次数不同展开修正值也不同，特别是存在二次或多次弯边的零件，因此需先根据零件外形特征参数及材料属性，计算出零件展开毛料的外形和尺寸，再通过预加工制造返还校正数据进行修正；
弯曲模包括第一工序弯曲模与第二工序弯曲模，多用于零件成形及校正制造，其中采用的弯曲工艺是根据零件形状需要，通过模具与压力机将毛坯弯成一定角度、一定形状工件的冲压工艺方法，它的特点是在弯曲变形区内的曲率发生变化，即弯曲半径发生变化，由于弹性回弹的存在，弯曲件弯曲部分的曲率半径和弯曲角度在弯曲外力消失后发生变化，因此创建弯曲模时，因材料特性需考虑零件的弹性变化趋势与变化值。
有益效果：本发明通过设置落料模与两次弯曲模，并在第一工序弯曲模基础上，根据零件弯边边界不同设置不同的限制数据得出零件分段片体，再通过结合命令将所有零件分段片体连成一个连续的曲面，得第二工序弯曲模基面，在由增厚曲面命令按材料厚度增厚实体创建模型，通过实体模型进行弹簧夹零件批量生产，有效解决弹簧夹零件在成型过程中的多次弯边和金属材料回弹角度等存在的问题，从而实现下料准确、成型简便、便于制造的目的。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中的零件模型示意图。
图2是本发明的较佳实施例中的落料模示意图。
图3是本发明的较佳实施例中的弯曲模示意图。
图4是本发明的较佳实施例中的零件原始弯边示意图。
图5是本发明的较佳实施例中的端头弯边示意图。
图6是本发明的较佳实施例中的实体模型另一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，具体步骤如下：
以图1所示的零件模型为例，首先根据零件制造要求，制备落料模，将设置有通孔的外形面作为连续模基准面，并以此为基准面展平外形曲面，再利用创成式外形设计模块的抽取(Extract Definition)命令抽取中心层外形，选择中心层是为减小基准面展平外形曲面误差，然后在展平外形曲面基础上，调用实体建模模块的增厚曲面(ThickSurface)功能按材料厚度增厚曲面即可获得落料模，如图2所示；
在创建如图3所示的弯曲模前，根据零件制造要求，计算零件回弹角及最小弯边半径等关键技术参数值，即将零件弯边的最小弯曲半径通过函数计算公式算出，假设零件原始弯边角度为α、弯边半径为R、外形交叉线与弯曲起始线距离a，如图4所示，图4中回弹2°为参考，a值通过测量得出，根据函数方程式
可算出在起始距离a不变的情况下，回弹状态下的弯曲最小半径R，假设a＝1.9399mm，成形零件R＝1.5，通过改变原始弯边角度α参数，进行最小弯曲半径R的计算，具体数据见附表1：
表1 最小弯曲半径的计算数据表
α 65.4 75.4 85.4 95.4 105.4 115.4
R(mm) 1.1981 1.4459 1.7283 2.0585 2.4563 2.9532
由上述表1可知，当原始弯边角度α为闭斜角时，R值均在1范围内增减；当原始弯边角度α为开斜角时，R值变化较大，成快速变化趋势；
因零件弯边的弯边顺序是先成型端头小弯边再成型中间两处弯边，根据上述计算出的零件回弹角与最小弯边半径，在落料模上，首先创建端头弯边草图(Sketch tools)，并在端头弯边草图中建立零件弯边的弯曲及弯曲形状，如图5所示，再通过拉伸(ExtrudeSurfacea)功能，将端头弯边草图几何图形作外形拉伸至片体，得第一工序弯曲模；
最后在第一工序弯曲模基础上，根据零件弯边边界不同设置不同的限制数据得出零件分段片体，再通过结合(Concatenate)命令将所有零件分段片体连成一个连续的曲面，得第二工序弯曲模基面，在由增厚曲面(Thick Surface)命令按材料厚度实体在第二工序弯曲模基面上创建如图3所示的实体模型，通过实体模型进行弹簧夹零件批量生产；
第二工序弯曲模也可直接通过修改原始产品数模草图设计参数达到，如图6所示。
在本实施例中，落料模指的是压力机在一次冲压行程中，采用带形状冲压原材料，其多应用于零件的落料与腹板面钻孔，即为零件的展平外形和取制基准面的钻孔用，当零件数量多，且存在多重异向弯边时，为方便成批生产加工制造，创建此种落料模可快捷完成初始外形的落料工作即零件外形，在创建过程中，展平外形因弯边次数不同展开修正值也不同，特别是存在二次或多次弯边的零件，因此需先根据零件外形特征参数及材料属性，计算出零件展开毛料的外形和尺寸，再通过预加工制造返还校正数据；
弯曲模包括第一工序弯曲模与第二工序弯曲模，多用于零件成形及校正制造，其中采用的弯曲工艺是根据零件形状需要，通过模具与压力机将毛坯弯成一定角度、一定形状工件的冲压工艺方法，它的特点是在弯曲变形区内的曲率发生变化，即弯曲半径发生变化，由于弹性回弹的存在，弯曲件弯曲部分的曲率半径和弯曲角度在弯曲外力消失后发生变化，因此创建弯曲模时，因材料特性需考虑零件的弹性变化趋势与变化值；
通过设置落料模与弯曲模，有效解决零件在成型过程中的多次弯边和金属材料回弹角度等存在的问题，从而实现下料准确、成型简便、利于制造的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)首先根据零件制造要求，制备落料模，将设置有通孔的外形面作为连续模基准面，并以此为基准面展平外形曲面，然后在展平外形曲面基础上，调用实体建模模块的增厚曲面功能按材料厚度增厚曲面即可获得落料模；
2)在创建弯曲模前，根据零件制造要求，先计算零件回弹角及最小弯边半径，因零件弯边的弯边顺序是先成型端头小弯边再成型中间两处弯边，根据上述计算出的零件回弹角与最小弯边半径，在落料模上，首先创建端头弯边草图，而后在端头弯边草图中建立零件弯边的弯曲及弯曲形状，再通过拉伸功能，将端头弯边草图几何图形作外形拉伸至片体，得第一工序弯曲模；
3)在第一工序弯曲模基础上，根据零件弯边边界不同设置不同的限制数据得出零件分段片体，再通过结合命令将所有零件分段片体连成一个连续的曲面，得第二工序弯曲模基面，在由增厚曲面命令按材料厚度实体在第二工序弯曲模基面上创建实体模型，通过实体模型进行弹簧夹零件批量生产。
2.根据权利要求1所述的一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，其特征在于，步骤1)中，为减小基准面展平外形曲面误差，利用创成式外形设计模块的抽取命令抽取中心层外形。
3.根据权利要求1所述的一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，其特征在于，步骤2)中，计算零件回弹角及最小弯边半径的算法为：假设零件原始弯边角度为α、弯边半径为R、外形交叉线与弯曲起始线距离a，a值通过测量得出，根据函数方程式
可算出在起始距离a不变的情况下，回弹状态下的弯曲最小半径R。
4.根据权利要求3所述的一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，其特征在于，假设a＝1.9399mm，成形零件R＝1.5，通过改变原始弯边角度α参数，进行最小弯曲半径R的计算，当原始弯边角度α为闭斜角时，R值均在1范围内增减；当原始弯边角度α为开斜角时，R值变化较大，成快速变化趋势。
5.根据权利要求1所述的一种用于弹簧夹零件过渡工艺数模建模方法，其特征在于，步骤3)中，第二工序弯曲模直接通过修改原始产品数模草图设计参数得到。
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