双轴柔性数控滚弯过程的仿真研究
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摘要
双轴柔性滚弯技术是一种先进的制造技术，相对于传统多轴滚弯，直边问题得到极大缓和，对于比强度高的材料具有很好的成形精度。为了推动柔性滚弯技术的进一步发展及其数控化技术的应用，本文开展了双轴柔性数控滚弯加工过程的仿真研究并开发了应用软件。
本文对双轴柔性滚弯技术原理进行了分析，对工件的回弹现象及其回弹规律进行了比较深入的研究，得出工件的回弹公式；并在赫兹对称接触模型的基础上，分析了弹性轴弹性模量对工件回弹后曲率半径的影响，为双轴柔性滚弯加工过程仿真奠定了理论基础。
本文通过对柔性滚弯自动控制模型的分析，建立了双轴柔性滚弯的仿真数学模型，以Windows为开发平台，Visual C++为开发工具，采用OpenGL技术，开发了双轴柔性数控滚弯过程仿真软件。该软件提供了图形和数字仿真，动态仿真整个加工过程，实现对数控程序代码的有效验证。
所开发的仿真软件不仅适用于圆截面管柔性滚弯过程的仿真，而且适用于异形截面管柔性滚弯过程的仿真。仿真软件运用模块化的编程思想和面向对象的软件开发工具，为软件的进一步扩展提供了空间。
Two-Axle Bending Technique with Elastic Roller(TABTER) is a kind of advanced manufacturing method. In comparison with traditional Multi-Axle Bending, TABTER mitigates the straight-edge problem and can obtain a finer forming accuracy especially for the difficult-to-work metal materials with high specific strength. In order to futher develop TABTER and apply NC to it,the bending process of TABTER has been simulated in this thesis.
The principle of TABTER has been analyzed firstly and the formula of bending springback has been obtained from deep research on bending springback phenomenon and rule of workpiece. On the basis of Hertz symmetric contact model, the effect of elastic module to springback curvature has been analyzed .These provide a theoretical basis for TABTER simulation.
Mathematical model for the simulation has been built up according to analyzing autocontrol model of TABTER . A simulation software using Visual C++ and OpenGL technology on Windows has been developed . The software provides users visual and digital information, and simulates the bending process dynamically to validate the NC program .
Based on the thinking of modularization, the software applys object-oriented developing tools, so it leaves space for further expansion and modification to enhance its functions.
本文对双轴柔性滚弯技术原理进行了分析，对工件的回弹现象及其回弹规律进行了比较深入的研究，得出工件的回弹公式；并在赫兹对称接触模型的基础上，分析了弹性轴弹性模量对工件回弹后曲率半径的影响，为双轴柔性滚弯加工过程仿真奠定了理论基础。
本文通过对柔性滚弯自动控制模型的分析，建立了双轴柔性滚弯的仿真数学模型，以Windows为开发平台，Visual C++为开发工具，采用OpenGL技术，开发了双轴柔性数控滚弯过程仿真软件。该软件提供了图形和数字仿真，动态仿真整个加工过程，实现对数控程序代码的有效验证。
所开发的仿真软件不仅适用于圆截面管柔性滚弯过程的仿真，而且适用于异形截面管柔性滚弯过程的仿真。仿真软件运用模块化的编程思想和面向对象的软件开发工具，为软件的进一步扩展提供了空间。
Two-Axle Bending Technique with Elastic Roller(TABTER) is a kind of advanced manufacturing method. In comparison with traditional Multi-Axle Bending, TABTER mitigates the straight-edge problem and can obtain a finer forming accuracy especially for the difficult-to-work metal materials with high specific strength. In order to futher develop TABTER and apply NC to it,the bending process of TABTER has been simulated in this thesis.
The principle of TABTER has been analyzed firstly and the formula of bending springback has been obtained from deep research on bending springback phenomenon and rule of workpiece. On the basis of Hertz symmetric contact model, the effect of elastic module to springback curvature has been analyzed .These provide a theoretical basis for TABTER simulation.
Mathematical model for the simulation has been built up according to analyzing autocontrol model of TABTER . A simulation software using Visual C++ and OpenGL technology on Windows has been developed . The software provides users visual and digital information, and simulates the bending process dynamically to validate the NC program .
Based on the thinking of modularization, the software applys object-oriented developing tools, so it leaves space for further expansion and modification to enhance its functions.
引文
1．左敦稳，王珉，刘奎等，双轴柔性滚弯技术的实验研究，南京航空航天大学学报，1998，30(5)：473-479
2．毛昕，黄英，宋萃娥，钣金实用技术问答，北京出版社，1999
3. 1985.144
4. 1966.263
5．Frank Vollertsen,Axel Sprenger and Jurgen Kraus.Extrusion,channel,and Profile Bending:AReview.Journal of Materials Processing Technology,1999,87(3):1～27
6．吴重光，仿真技术，化学工业出版社，2000
7．黄雪梅，高国利，王启义，虚拟制造的机械加工过程仿真，组合机床与自动化加工技术，1999，12：28-31
8．阚剑平，王霄，张永康等，分布虚拟制造中的加工过程仿真，制造业自动化，2001，23(10)：8-11
9．施法中，板料冲压成形过程的计算机仿真，中国机械工程，1998，9(1)：70-71
10．邓陟，王先进，陈鹤峥，金属薄板成型技术，兵器工业出版社，1993
11．陈毓勋，板材与形材弯曲回弹控制原理与方法，国防工业出版社，1990
12．翟平，林兆荣，飞机钣金成形原理与工艺，西北工业大学出版社，1995
13．K.L.Johnson著，徐秉业等译，Contact mechanics—接触力学，高等教育出版社，1992
14．马安禧，余绶章，周康等，材料力学，高等教育出版社，1987
15．仲昕，柔性滚弯技术的试验和理论研究，南京航空航天大学，硕士论文，2000
16．G．厄特尔，聚氨酯手册，中国石化出版社，1992
17．闫静，异性截面管柔性滚弯机理与技术研究，南京航空航天大学，博士论文，2002
18．孙卫祥，双轴柔性滚弯数控技术研究与实现，南京航空航天大学，硕士论文，2003
19．李于剑，VisualC++实践与提高—图形图象编程篇，中国铁道出版社，2001
20．Marshall Brain,Lance Lovette著，译星翻译组译，MFC开发人员指南，机械工业出版社，1999
21．费广正，乔林，VisualC++高级编程技术OpenGL篇，中国铁道出版社，2000
22．李颖，薛海斌，朱伯立等，OpenGL技术应用实例精粹，国防工业出版社，2001
23．余斌，刘荣忠，基于OpenGL的数控加工仿真系统研究，四川大学学报，2001，33(5)：16-19
24．李晶晶，候伯杰，卢小勇，数控加工计算机仿真软件设计，郑州工业大学学报，2000，21(4)：90-92
25．焦永和，郝水平，刘鹤杰，计算机图形学教程，北京理工大学出版社，1996
26．刁东海，基于PC的开放式数控系统的研究与开发，南京航空航天大学，硕士论文，2001
27．徐秉业，刘信声，应用弹塑性力学，清华大学出版社，1995
28．贾志刚，精通OpenGL，电子工业出版社，1998
29．蒋春风，陈立平，张利波，数控加工仿真显示技术的研究，华中理工大学学报，1999，27(6)：54-56
30．康博创作室，VisualC++新起点——6.0实用教程，机械工业出版社，1999
31. John Edward Miller,B.E.,M.S.E. Bend-Stretch Forming of Rectangular Aluminum Extrusions:[Dissertation for PhD].The University of Texas at Austin,2001
32. A.F. Dix,R.Parkin.Titanium Metal Fabrications in Aero Engines. The Science,Technology and Application of Titanium,1970
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