擺輾非迴轉上模的解析設計方法

2023-05-28 05:14:21

擺輾非迴轉上模的解析設計方法
【專利摘要】本發明涉及一種擺輾非迴轉上模的解析設計方法，包括以下步驟：S1.建立擺輾零件三維幾何模型；S2.確定擺輾零件的軸線以及該軸線與零件上表面的交點；S3.以步驟S2確定的交點為頂點，以零件上表面迴轉型面母線為母線，以180°-2γ為頂角，建立一個軸線與零件軸線重合的錐體；S4.確定零件上表面所有點的坐標；S5.由步驟S4中所得的零件上表面非迴轉型面上任意點的點坐標，通過方程可計算出與該點對應的擺頭非迴轉型面上的點坐標，從而可以得到擺頭非迴轉型面的點雲；S6.將步驟S5的點雲擬合成曲面，並與步驟S3中的錐體合併，即可獲得擺輾非迴轉上模。本發明設計方法簡單、高效，具有很強的通用性。
【專利說明】擺輾非迴轉上模的解析設計方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及擺輾模具設計領域，更具體地說，涉及一種擺輾非迴轉型上模的解析 設計方法。

【背景技術】
[0002] 擺輾是連續局部塑性成形新工藝，具有省力、衝擊小、振動小、噪聲小、節能節材和 產品精度高等優點，廣泛應用於機械、汽車、電器、儀表、五金工具等眾多工業領域。從擺輾 零件結構形式上看，大部分零件的上表面是簡單的迴轉型面，下表面是複雜的非迴轉型面。 在這類零件擺輾成形中，通常將複雜的非迴轉型面放在下模中成形，而形狀簡單的迴轉型 面則由上模擺動成形。由於上模是與零件上表面相匹配的簡單迴轉體，因此這種上模結構 設計簡單，只要確定迴轉體母線，便可設計出上模結構。
[0003] 但對於形狀更為複雜、上下表面都具有非迴轉型面的零件，目前所採用的主要加 工方法是先將零件上表面簡化為簡單的迴轉型面，然後按照上述方法擺輾成形零件上下型 面，最後切削加工零件上表面獲得非迴轉型面。如果能夠一次擺輾成形該類零件上下非回 轉型面，將可以避免後續切削加工帶來的種種弊端，進而實現複雜型面零件近淨成形。為了 實現上下非迴轉型面零件一次擺輾成形，擺輾上模設計是最關鍵的一個環節。擺輾上模表 面是與零件上表面相匹配的非迴轉型面，但由於上模呈錐形，上模非迴轉型面不能根據零 件上表面形狀進行簡單的布爾運算獲得，且非迴轉型上模與零件上表面進行複雜的空間齧 合運動，這使得非迴轉型上模設計變得十分複雜。目前，還沒有關於擺輾非迴轉型上模解析 設計方法的報導。


【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題在於，提供一種擺輾非迴轉上模的解析設計方法，可以 精確設計出上表面為任意形狀的非迴轉零件所對應的非迴轉型上模。
[0005] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種擺輾非迴轉型上模的解析 設計方法，包括以下步驟：
[0006] S1、建立擺輾零件三維幾何模型，確定由上模成形的零件上表面形狀；
[0007] S2、根據擺輾零件的形狀，確定擺輾零件的軸線以及該軸線與零件上表面的交 佔 .
[0008] S3、以步驟S2確定的交點為頂點，以零件上表面迴轉型面母線為母線，以 180° -2γ為頂角，建立一個軸線與零件軸線重合的錐體，其中γ為上模擺角；
[0009] S4、以步驟S2中的軸線為z軸，交點為原點建立坐標系，從而確定零件上表面所有 點的坐標；
[0010] S5、由步驟S4中所得的零件上表面非迴轉型面上任意點的點坐標（x，y，z)，通過 方程（1)可計算出與該點對應的擺頭非迴轉型面上的點坐標（X'，y'，z'），從而可以得到 擺頭非迴轉型面的點雲；
[0011]

【權利要求】
1. 一種擺輾非迴轉上模的解析設計方法，其特徵在於，包括以下步驟： 51、 建立擺輾零件三維幾何模型，確定由上模成形的零件上表面形狀； 52、 根據擺輾零件的形狀，確定擺輾零件的軸線以及該軸線與零件上表面的交點； 53、 以步驟S2確定的交點為頂點，以零件上表面迴轉型面母線為母線，以180° -2γ為 頂角，建立一個軸線與零件軸線重合的錐體，其中Y為上模擺角； 54、 以步驟S2中的軸線為z軸，交點為原點建立坐標系，從而確定零件上表面所有點的 坐標； 55、 由步驟S4中所得的零件上表面非迴轉型面上任意點的點坐標（X，y，z)，通過方程 (1)可計算出與該點對應的擺頭非迴轉型面上的點坐標（X'，y'，z'），從而可以得到擺頭 非迴轉型面的點雲；
(1) 56、 將步驟S5的點雲擬合成曲面，並與步驟S3中的錐體合併，即可獲得擺輾非迴轉上 模。
2. 根據權利要求1所述的擺輾非迴轉上模的解析設計方法，其特徵在於，在所述步驟 S5中，所述方程（1)的計算方法如下： 551、 在零件上表面非迴轉型面上任選一點M，將Μ點在由z軸和Μ點所構成的平面內繞 〇點旋轉Υ角，從而得到Μ'，該點即為在擺頭非迴轉型面上與Μ點對應的點； 552、 將Μ和Μ'投影到x-y坐標平面內，得到Μ"點和Μ"'點； 553、 由於z軸與M，M'，M"點和M"'點在x-y平面內，根據各點間的位置關係，可以得 出以下方程：
554、 根據M"點和M"'點在x-y平面內的位置關係，可得以下方程： (6)
S55、由方程（5)、（8)和（9)便可推出擺頭非迴轉型面上Μ'點的坐標方程為方程（1)。
【文檔編號】G06F19/00GK104112063SQ201410249184
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】韓星會, 華林, 莊武豪, 張心昌, 董麗穎 申請人:武漢理工大學