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连续柔性成形技术是一种新型的板料加工技术,它由吉林大学无模成形技术开发中心首先提出,并开发了相应的实验装置。其创新点是将多点成形技术与传统卷板成形技术结合起来,用可弯曲的柔性辊代替传统卷板成形技术中的刚性辊。柔性辊的形状由一系列规则的、高度可调的基本体(调形单元)来控制,通过驱动上柔性辊下压,并利用上下柔性辊之间的线接触和柔性辊的转动实现板料的连续进给,同时使板料产生横向压弯与纵向滚弯的连续塑性变形,从而实现双曲度三维曲面件的成形。连续柔性成形技术克服了传统卷板成形技术只能成形单曲率曲面件的不足,通过连续柔性成形设备加工出来的三维曲面件具有比较好的的表面质量及精度,展示出了良好的应用前景。要实现连续柔性成形过程的数字化控制,开发出相应的CAD控制软件十分重要。本文根据三次均匀B样条曲线及有限元的相关理论,对连续柔性成形过程中横向与纵向模型的建立方法进行了研究。其主要的内容如下:(1)开发了连续柔性成形过程控制的CAD软件,并研究了调形机构、柔性辊和规则目标成形曲面等物理模型的建立方法。首先基于Visual C++6.0的编程环境,开发了了连续柔性成形过程控制的CAD软件。其次根据调形机构、柔性辊和规则目标成形曲面的自身结构特点,结合OpenGL提供的绘图函数给出了建立这些物理模型模型的具体方法,然后利用OpenGL中的光照技术、融合技术和反走样技术来对模型的显示效果进行处理。最后在软件中还实现了对图像进行旋转、平移和缩放等功能,增强了软件的实用性与便捷性。(2)研究了目标曲面的重建算法及成形前的预定位。为实现CAD数模的转换,研究了STL及INP文件中包含的构成目标曲面的所有三角形网格数据及其存储形式,并在软件中设置了相应的读取STL及INP格式文件的接口。对于INP格式的文件,由于其本身包含了三角形网格的拓扑关系,所以直接读取相应的节点数据就可完成目标曲面的重构;而对于STL格式的文件,需要采用二分排序法去除文件中存在的冗余节点,然后对处理后的散乱节点重新建立面、边、顶点之间的拓扑关系,并根据新建的拓扑关系完成目标曲面的重构。最后将重构后的目标曲面转化到软件默认的坐标系下,根据已建立的拓扑关系,确定出目标曲面的四个角点并计算出目标曲面的近似法矢,然后利用计算机图形学中的几何变换理论对目标曲面进行旋转和平移变换,使目标曲面的近似法矢与软件默认坐标系的z轴重合,完成工件成形前的预定位。(3)目标曲面上特定点处法向量的计算方法为了使重构后的曲面在软件视窗中更加光滑的显示出来,需要计算出各个节点处的法向量。对于具有解析(包括隐式及显式)表达式的规则曲面,可以通过计算曲面该节点两个方向上的相切矢量的向量积而得到其法向量;而对于三角形面片表示的曲面,可以先计算出共用该点的三角形面片的法向量,然后求取这些向量的平均值,最后进行规范化,并以此向量近似作为该特定节点的法向量。(4)连续柔性成形过程中的横向调形模型的建立方法及过程。为了建立连续柔性成形中柔性辊的调形数学模型。首先从目标曲面的三角形网格中沿纵向截取出一系列的等距线,并利用有限元理论计算出等距线上型值点的三个坐标值;然后根据三次均匀B样条曲线的相关理论,基于等距线上的型值点反算出控制多边形的各个顶点坐标,并利用重节点技术控制曲线段的边界条件,使其经过控制多边形的首末点并与首末边相切;最后根据反算出来的控制多边形的顶点序列建立柔性辊的调形数学模型。(5)针对理想弹塑性材料研究了连续柔性成形过程中纵向控制模型的建立方法。采用建立横向调形模型的方法,沿着目标曲面的横向截取出一列的等距线并建立其数学模型,然后将每一条等距线离散成无数的曲线段,并采用最小二乘法计算出这些曲线段曲率半径的平均值,并以此作为板料最终的曲率半径。最后根据理想弹塑性材料的回弹比公式计算出回弹前的曲率半径,利用上辊下压量与回弹前曲率半径的几何关系建立连续柔性成形过程的纵向模型。