CN113714359B - 多道次机器人柔性翻边全模成形方法 - Google Patents

多道次机器人柔性翻边全模成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113714359B
CN113714359B CN202111024436.0A CN202111024436A CN113714359B CN 113714359 B CN113714359 B CN 113714359B CN 202111024436 A CN202111024436 A CN 202111024436A CN 113714359 B CN113714359 B CN 113714359B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flanging
coordinate
pass
plate
roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111024436.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113714359A (zh
Inventor
赵亦希
程旋
于忠奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202111024436.0A priority Critical patent/CN113714359B/zh
Publication of CN113714359A publication Critical patent/CN113714359A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113714359B publication Critical patent/CN113714359B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/02—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge
    • B21D19/04—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法，在工艺规划阶段，以待成形板料下平面为基准面，板料圆心为原点，建立三维直角坐标系，设置滚轮首先沿X轴运动至运动起始点，然后绕Y轴根据目标翻边件的翻边开角，设置多道次翻边成形；根据原始板料内径、圆弧开角以及厚度、目标翻边件的翻边开角、过渡圆角半径、待成形板料的压紧部分的长度、翻边部分长度、滚轮半径、滚轮底面到滚轮与板料成形时的理论切点距离；以及模具平面的Y轴坐标计算得到每道次滚轮初始坐标；在执行阶段，通过工业六轴机器人控制滚轮达到每道次滚轮初始坐标并对板料待翻边部分施加成形力以实现柔性翻边成形本发明能够有效地提高钣金翻边件成形性能、提高成形质量，方法简单可行。

Description

多道次机器人柔性翻边全模成形方法
技术领域
本发明涉及的是一种钣金件制造领域的技术，具体是一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法。
背景技术
钣金翻边构件在航空航天领域有着广泛的应用。然而由于品种多，批量少，目前这类钣金翻边件大都采用人工锤击的方式翻边成形，噪音大，成形效率低，翻边件的质量稳定性与一致性难以保证。随着钣金翻边结构件越来越丰富，产品开发周期越来越短，现有人工锤击翻边成形工艺和制造质量难以满足不断变化的产品需求和不断加快的生产节拍。因此，亟待开发新的钣金翻边工艺，解决目前钣金翻边结构件制造难题。
发明内容
本发明针对现有翻边成形技术成形效率低，翻边件的质量稳定性与一致性难以保证，翻边部分容易出现凹陷，仅能用于小圆弧半径、小圆弧开角的翻边件精确成形的不足，提出一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法，有效地提高钣金翻边件成形性能、提高成形质量，方法简单可行，生产效率高，在航空、航天、汽车制造等工程领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法，在工艺规划阶段，以待成形板料下平面为基准面，板料圆心为原点，建立三维直角坐标系，设置滚轮首先沿X轴运动至运动起始点，然后绕Y轴在(β/2,-β/2)范围内根据目标翻边件的翻边开角α，设置n道次翻边成形；根据原始板料内径R0、圆弧开角β以及厚度d、目标翻边件的翻边开角α、过渡圆角半径r、待成形板料的压紧部分的长度L1、翻边部分长度L2、滚轮半径rw、滚轮底面到滚轮与板料成形时的理论切点距离hw；以及模具平面的Y轴坐标为y0计算得到每道次滚轮初始坐标；在执行阶段，通过工业六轴机器人控制滚轮达到每道次滚轮初始坐标并对板料待翻边部分施加成形力以实现柔性翻边成形。
所述的压紧模块包括：分别与待成形板料的侧面和顶面相接触的三角垫块和直齿压板。
所述的全模翻边工作台为带斜面的工作台，其斜面与平面部分通过过渡圆角圆滑过渡，斜面倾角与目标翻边件的翻边角度相同，斜面长度大于目标翻边件的翻边高度。
技术效果
本发明整体解决了现有翻边成形技术成形效率低，翻边件的质量稳定性与一致性难以保证，翻边部分容易出现凹陷，仅能用于小圆弧半径、小圆弧开角的翻边件精确成形等问题；
与现有技术相比，本发明在翻边成形过程中只需要控制机器人带动工具头，即可对板料进行多道次渐进翻边成形；同时，通过调整滚轮每道次旋转角度以及初始坐标，即可实现实时补偿调整回弹量。本发明简单可行，在完成工艺规划后，成形出一个合格零件仅需要十几分钟，极大提高了成形效率。
附图说明
图1为实施例多道次机器人柔性翻边全模成形装置图；
图2为实施例原始板料尺寸图；
图3为实施例目标翻边件尺寸图；
图4为实施例翻边成形过程中滚轮与模具的相对位置示意图；
图中：1全模翻边工作台、2三角垫块、3螺杆、4螺母、5垫圈、6直齿压板、7板料、701目标翻边件压紧部分、702目标翻边件翻边部分、8工业六轴机器人控制位姿的滚轮。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及一种多道次机器人柔性翻边全模成形装置，包括：全模翻边工作台1、设置于其上的压紧模块以及用于成形的滚轮8，其中：待成形板料7置于全模翻边工作台1上的压紧模块下方。
所述的压紧模块包括：分别与待成形板料7的侧面和顶面相接触的三角垫块2和直齿压板6，其中：直齿压板6通过螺杆3和螺母4固定设置于全模翻边工作台1上。
所述的全模翻边工作台1为带斜面的工作台，其斜面与平面部分通过过渡圆角圆滑过渡，过渡圆角半径设置为3mm；斜面倾角与目标翻边件的翻边角度相同，设置为108°，斜面长度大于目标翻边件的翻边高度，设置为36mm。
所述的待成形板料7采用5A06铝合金。
本实施例涉及一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法，包括以下步骤：
第一步，基于目标翻边件的零件特征，将板料7划分为压紧部分701以及翻边部分702；
第二步，测量得到原始板料内径R0为1200mm、圆弧开角β为90°以及厚度d为2mm，目标翻边件的翻边开角α为120°、过渡圆角半径r为10mm、压紧部分701长度L1为100mm以及翻边部分702长度L2为32mm；然后根据翻边部分702长度L2，确定滚轮半径rw为24mm及滚轮底面到滚轮与板料成形时的理论切点距离hw为30mm；
第三步，以板料7下平面为基准面，板料7圆心为原点，建立三维直角坐标系，则模具平面的Y轴坐标为y0为0，滚轮8首先沿X轴运动至运动起始点，然后绕Y轴在(45°,-45°)范围内进行翻边成形；
第四步，根据目标翻边件的翻边开角α为120°，设置6道次翻边成形；
第五步，利用R0、d、α、β、r、L1、L2、hw、y0计算得到每道次滚轮初始坐标，具体包括：
第一道次X坐标为：
Figure BDA0003242624970000031
Figure BDA0003242624970000032
Y坐标为
Figure BDA0003242624970000033
Figure BDA0003242624970000034
Z坐标为
Figure BDA0003242624970000035
Figure BDA0003242624970000036
第二道次X坐标为：
Figure BDA0003242624970000037
Figure BDA0003242624970000038
Y坐标为
Figure BDA0003242624970000039
Figure BDA00032426249700000310
Z坐标为：
Figure BDA00032426249700000311
Figure BDA00032426249700000312
第三道次X坐标为：
Figure BDA00032426249700000313
Figure BDA00032426249700000314
Y坐标为
Figure BDA00032426249700000315
Figure BDA00032426249700000316
Z坐标为：
Figure BDA00032426249700000317
Figure BDA00032426249700000318
第四道次X坐标为：
Figure BDA00032426249700000319
Figure BDA00032426249700000320
Y坐标为：
Figure BDA00032426249700000321
Figure BDA00032426249700000322
Z坐标为：
Figure BDA00032426249700000323
Figure BDA00032426249700000324
第五道次X坐标为：
Figure BDA00032426249700000325
Figure BDA00032426249700000326
Y坐标为：
Figure BDA00032426249700000327
Figure BDA00032426249700000328
Z坐标为：
Figure BDA00032426249700000329
Figure BDA00032426249700000330
第六道次X坐标为：
Figure BDA00032426249700000331
Figure BDA00032426249700000332
Y坐标为：
Figure BDA00032426249700000333
Figure BDA0003242624970000041
Z坐标为：
Figure BDA0003242624970000042
Figure BDA0003242624970000043
根据上述工艺解析方法，计算得到的滚轮位置初始坐标为滚轮底部圆心初始坐标，将原始坐标数据导入机器人控制程序中，启动程序，即可实现翻边件快速精确成形。
经过具体实验，利用本方法得到的翻边件翻边部分实际型面与理论型面偏差≤0.5mm/m，表面平整，无压印、波浪等明显缺陷；可成形圆弧半径大于1000mm，圆弧开角大于100°翻边件精确成形，如下表所示：
Figure BDA0003242624970000044
相比于现有人工敲击翻边成形一件零件需要5小时工时，本发明在完成工艺规划后，成形一件零件所需时间仅为0.5小时，极大地提高了成形效率；与现有技术相比，本发明可以提升零件表面成形质量，零件表面平整，无压印、波浪等明显缺陷。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (3)

1.一种多道次机器人柔性翻边全模成形方法，其特征在于，在工艺规划阶段，以待成形板料下平面为基准面，板料圆心为原点，建立三维直角坐标系，设置滚轮首先沿X轴运动至运动起始点，然后绕Y轴在(β/2,-β/2)范围内根据目标翻边件的翻边开角α，设置n道次翻边成形；根据原始板料内径R0、圆弧开角β以及厚度d、目标翻边件的翻边开角α、过渡圆角半径r、待成形板料的压紧部分的长度L1、翻边部分长度L2、滚轮半径rw、滚轮底面到滚轮与板料成形时的理论切点距离hw；以及模具平面的Y轴坐标为y0计算得到每道次滚轮初始坐标；在执行阶段，通过工业六轴机器人控制滚轮达到每道次滚轮初始坐标并对板料待翻边部分施加成形力以实现柔性翻边成形，具体包括：
i)测量得到原始板料内径R0为1200mm、圆弧开角β为90°以及厚度d为2mm，目标翻边件的翻边开角α为120°、过渡圆角半径r为10mm、压紧部分的长度L1为100mm以及翻边部分的长度L2为32mm；然后根据翻边部分的长度L2，确定滚轮半径rw为24mm及滚轮底面到滚轮与板料成形时的理论切点距离hw为30mm；
ii)以板料的下平面为基准面，板料的圆心为原点，建立三维直角坐标系，则模具平面的Y轴坐标为y0为0，滚轮首先沿X轴运动至运动起始点，然后绕Y轴在(45°,-45°)范围内进行翻边成形；
iii)根据目标翻边件的翻边开角α为120°，设置6道次翻边成形；
iv)利用R0、d、α、β、r、L1、L2、hw、y0计算得到每道次滚轮初始坐标，具体包括：
第一道次X坐标为：
Figure FDA0003628755860000011
Figure FDA0003628755860000012
Y坐标为
Figure FDA0003628755860000013
Figure FDA0003628755860000014
Z坐标为
Figure FDA0003628755860000015
Figure FDA0003628755860000016
第二道次X坐标为：
Figure FDA0003628755860000017
Figure FDA0003628755860000018
Y坐标为
Figure FDA0003628755860000019
Figure FDA00036287558600000110
Z坐标为：
Figure FDA00036287558600000111
Figure FDA00036287558600000112
第三道次X坐标为：
Figure FDA00036287558600000113
Figure FDA00036287558600000114
Y坐标为
Figure FDA00036287558600000115
Figure FDA0003628755860000021
Z坐标为：
Figure FDA0003628755860000022
Figure FDA0003628755860000023
第四道次X坐标为：
Figure FDA0003628755860000024
Figure FDA0003628755860000025
Y坐标为：
Figure FDA0003628755860000026
Figure FDA0003628755860000027
Z坐标为：
Figure FDA0003628755860000028
Figure FDA0003628755860000029
第五道次X坐标为：
Figure FDA00036287558600000210
Figure FDA00036287558600000211
Y坐标为：
Figure FDA00036287558600000212
Figure FDA00036287558600000213
Z坐标为：
Figure FDA00036287558600000214
Figure FDA00036287558600000215
第六道次X坐标为：
Figure FDA00036287558600000216
Figure FDA00036287558600000217
Y坐标为：
Figure FDA00036287558600000218
Figure FDA00036287558600000219
Z坐标为：
Figure FDA00036287558600000220
Figure FDA00036287558600000221
2.根据权利要求1所述的多道次机器人柔性翻边全模成形方法，其特征是，所述的成形，通过成形装置实现，该成形装置包括全模翻边工作台、设置于其上的压紧模块以及用于成形的滚轮，其中：待成形板料置于全模翻边工作台上的压紧模块下方；
所述的压紧模块包括：分别与待成形板料的侧面和顶面相接触的三角垫块和直齿压板。
3.根据权利要求2所述的多道次机器人柔性翻边全模成形方法，其特征是，所述的全模翻边工作台为带斜面的工作台，其斜面与平面部分通过过渡圆角圆滑过渡，斜面倾角与目标翻边件的翻边角度相同，斜面长度大于目标翻边件的翻边高度。
CN202111024436.0A 2021-09-02 2021-09-02 多道次机器人柔性翻边全模成形方法 Active CN113714359B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111024436.0A CN113714359B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 多道次机器人柔性翻边全模成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111024436.0A CN113714359B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 多道次机器人柔性翻边全模成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113714359A CN113714359A (zh) 2021-11-30
CN113714359B true CN113714359B (zh) 2022-07-22

Family

ID=78680865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111024436.0A Active CN113714359B (zh) 2021-09-02 2021-09-02 多道次机器人柔性翻边全模成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113714359B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114042789B (zh) * 2021-12-02 2022-08-09 上海交通大学 板材随动式机器人柔性渐进翻边成形优化方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3664089B2 (ja) * 2001-03-13 2005-06-22 トヨタ車体株式会社 ロールヘミング加工方法
JP2005014069A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Torai Engineering Kk ローラ式曲げ加工装置およびその加工方法
DE102005004474B3 (de) * 2005-01-31 2006-08-31 Edag Engineering + Design Ag Bördelvorrichtung und Bördelverfahren zum Umlegen eines Bördelstegs eines Bauteils um eine Bördelkante
JP5971226B2 (ja) * 2013-11-01 2016-08-17 株式会社安川電機 ロボットシステムおよび被加工物の製造方法
JP6506348B2 (ja) * 2017-06-14 2019-04-24 ファナック株式会社 ロボットの軌道を修正するロボットの教示装置
CN109909346A (zh) * 2019-04-02 2019-06-21 上海交通大学 可转工作台的柔性翻边成形装置
CN111136143B (zh) * 2020-01-07 2021-08-20 上海交通大学 用于快速回弹补偿的机器人柔性翻边半模成形的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113714359A (zh) 2021-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8776570B2 (en) Workpiece bending method and apparatus
CN105414351B (zh) 基于回弹补偿的大型双曲度曲面多点成形方法
CN110102605B (zh) 一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法
WO2000013816A1 (fr) Dispositif d'usinage du type laminoir a galets
CN110293167B (zh) Suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法
CN113714359B (zh) 多道次机器人柔性翻边全模成形方法
CN103599982A (zh) 板料多点模预拉深渐进复合成形方法及成形装置
CN109127945B (zh) 轻量化车身覆盖件冲压成形精度的调控方法
CN106424260A (zh) 小尺寸波纹薄板压制方法及装置
CN114309261B (zh) 双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法
CN113714362B (zh) 多道次滚压式板材柔性翻边成形方法
CN206153342U (zh) 小尺寸波纹薄板压制装置
CN111069359B (zh) 一种应用于折弯机器人折弯同步跟随的速度规划方法
CN113714361B (zh) 基于机器人的柔性渐进翻边成形方法
CN105344782B (zh) 采用离散式模具的大型曲面逐段成形方法
CN111136143B (zh) 用于快速回弹补偿的机器人柔性翻边半模成形的装置及方法
CN117086504A (zh) 薄壁t型焊接带筋壁板喷丸成形型面控制方法
WO2023185592A1 (zh) 发动机罩外板的回弹控制方法、翻边模具及车辆
JP2018176260A (ja) 逐次成形方法
CN114042789B (zh) 板材随动式机器人柔性渐进翻边成形优化方法
CN113579046A (zh) 汽车前侧围外板拉延工艺面造型方法
CN112916704A (zh) 一种基于铝合金焊接拼板的薄壁曲面无模旋压成形方法
CN105382107A (zh) 板材曲面成形冲压模具
CN114722536B (zh) 一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法
CN111069417A (zh) 一种控制板材成形回弹的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant