板料成形中回弹补偿的曲面映射算法研究

论文摘要

板料成形作为一种塑性加工方法,广泛应用于汽车、航空航天、电器、造船、仪表等工业领域。起皱、破裂和回弹是板料成形中的三种主要缺陷,其中回弹是最难控制的。回弹问题的存在对零件的尺寸精度和生产效率造成极大的影响,因此对回弹控制进行深入研究有重要意义。回弹补偿的方法是根据回弹量的大小和分布对模具的形状进行修正,使得工件在回弹后的形状满足几何精度的要求。在工程实际中,回弹量的大小分布是不易测量的,采用传统的模具补偿法确保工件的几何精度是很困难的。因此,如何利用数值模拟预测出回弹量,从而减少零件的几何误差,成为板料成形领域中的研究热点之一。如何将模具补偿后所获得最终模具的CAE几何模型,转化成模具CAD几何模型,以便于CAM加工,从而建立基于回弹补偿的CAD/CAE/CAM一体化系统也是非常关键的一步。本文针对板料成形中回弹补偿的曲面映射技术进行了深入的研究,研究内容包括:系统的介绍了与曲面映射相关的曲面造型基础知识,为实现曲面映射功能奠定良好的基础;设计了一套数据结构,建立了原始网格节点,原始曲面,原始曲面边界,目标网格以及新曲面之间的关系。对原始曲面类型进行了分类,建立了曲面映射的顺序。采用最小二乘的方法在目标网格上把原始曲面对应新曲面一一生成。实现了原始曲面到目标网格的映射功能;针对新曲面之间连续性较差的情况,给出了曲面G0, G1拼接算法,实现曲面之间的光滑连接,以满足工程应用的需要;在上述技术研究的基础上,将基于网格的曲面映射算法与映射后曲面的拼接技术应用于作者参与开发的CAE软件模块中。该模块功能使用方便,可以显著缩短模具设计制造周期,提高模具质量,降低模具开发成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 板料成形CAE 分析技术
• 1.2 自由曲面造型技术的发展
• 1.3 板料成形回弹补偿的研究现状
• 1.4 选题背景及章节安排
• 第二章 自由曲线曲面造型的基础知识
• 2.1 引言
• 2.2 B 样条与B 样条曲线曲面
• 2.2.1 B 样条曲线的定义
• 2.2.2 B 样条曲线性质
• 2.2.3 B 样条曲面的定义
• 2.3 B 样条曲线曲面常用算法
• 2.3.1 B 样条基及其导数计算
• 2.3.2 节点插入算法
• 2.3.3 B 样条曲线升阶
• 2.3.4 曲线曲面的拟合
• 2.4 本章小结
• 第三章 回弹补偿的曲面映射
• 3.1 引言
• 3.2 曲面映射的算法
• 3.2.1 映射前的预处理
• 3.2.2 曲面逼近
• 3.3 曲面分类及映射顺序
• 3.3.1 曲面映射前的曲面分类
• 3.3.2 曲面映射的顺序
• 3.4 曲面映射的实例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 曲面映射的连续性
• 4.1 引言
• 4.2 曲面边界分类
• 0拼接'>4.3 曲面的G⁰拼接
• 0 拼接'>4.3.1 等参边界与等参边界的G⁰拼接
• 0 拼接'>4.3.2 等参边界与非等参边界的G⁰拼接
• 1拼接'>4.4 曲面的G¹拼接
• 1 拼接思路'>4.4.1 曲面的G¹拼接思路
• 1 拼接算法步骤'>4.4.2 G¹拼接算法步骤
• 1 拼接实例'>4.4.3 曲面的G¹拼接实例
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文情况