一种考虑壁厚中性层位置变化的钣金件展开方法研究

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在钣金设计过程中,钣金的展开图用于指导钣金件生产时的下料、排样和生产。因此正确展开放样是后续工艺排样和工艺生成不可或缺的前提条件,既能保证钣金制件的精度,也能提高加工效率,降低板材消耗,节省成本。  本文根据实际生产需求,以提高展开精度和效率为目标,在考虑板厚情况下,对管类交接和球面近似展开等问题进行研究,开发了相应的快速展开系统。论文的主要研究内容包括:应变中性层位置的确定;基于中性层特性及板厚处理方法,对管类钣金件进行接口几何信息的数学建模并在MATLAB中的进行数值求解展开;采用三角线法近似展开球类钣金件;钣金件的参数化结构设计及自动展开系统的开发;实现中性层球面近似展开误差分析并输出。  该钣金展开系统为得到相对精确的展开放样图,考虑了相对弯曲率对中性层位置的影响,计算该中性层位置并映射到中性层面上进行展开。同时为方便用户使用,在展开类型的选型,参数的输入等方面均采用可视化图形界面。对于可展曲面(管类)钣金件的展开,本系统采用的数值求解法可精确求解接口曲线上各点坐标。对于不可展曲面(球类)钣金件的展开,本系统可实现自动选择最佳展开基点并划分网格,以适应不同尺寸和不同精度的展开要求,并且本系统可输出近似展开误差的估算值,以便检验其近似展开精度并评估该方法的可行性。该系统可实现钣金件三维参数化结构设计,中性层位置的计算,球面近似展开的误差计算,展开放样图的生成等一系列的功能。  本文基于中性层位置变化对展开精度的影响,以管类和球类钣金件的展开为例,研究了该类钣金件的展开数学模型,并以此模型为理论基础开发了快速展开系统,为钣金件的生产排料提供了较为精确的放样图。该系统的开发环境是UGNX8.0,并以Visual Studio2010和面向对象的C#编程语言作为二次开发工具。
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