补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的系统和方法

文档序号:1929331 发布日期:2021-12-07 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的系统和方法 (System and method for compensating for springback of a structure formed by progressive sheet forming ) 是由 A·J·E·斯蒂芬 于 2021-05-31 设计创作,主要内容包括:本发明涉及补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的系统和方法,公开了渐进片材成形系统和方法,其被配置为通过渐进片材成形过程来形成结构。所述渐进片材成形系统和方法包括成形控制单元,所述成形控制单元补偿将通过所述渐进片材成形过程形成的结构的回弹。(Progressive sheet forming systems and methods are disclosed that are configured to form structures by a progressive sheet forming process. The progressive sheet forming system and method includes a forming control unit that compensates for spring back of a structure to be formed by the progressive sheet forming process.)

补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的系统和方法

技术领域

本公开的实施例整体涉及用于补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的系统和方法。

背景技术

某些结构通过渐进片材成形而形成。具体地,渐进片材成形提供了一种由金属形成薄结构的方法。成形工具通常包括圆形钝操作头,该操作头被推压或以其他方式抵靠片材金属的表面,该片材金属悬挂在夹钳、装配夹具等中以提供改进的三维形状。

当形成片材金属件时,片材金属中的一定量的应变被弹性恢复,这被称为回弹。相对于模具上的成形过程补偿回弹的已知方法是以迭代方式修改工具的形状,直到产生具有足够几何准确度的部分。这种过程可以通过首先模拟该过程,然后通过将模拟结果与预期结果进行比较而虚拟地执行。然后可修改模具以反转偏移。

然而,弹性前向补偿(即,针对回弹的补偿)通常不能应用于渐进片材成形,因为几何形状的较小变化可导致工具路径的拓扑结构的较大变化,这可对成形部分的最终几何形状产生预料不到的影响。例如,在渐进片材成形中,小凸块可完全改变工具路径的拓扑结构,并且在所得部分中可能形成单独的材料岛,这有许多缺点。第一,工具接合和缩回可在该部分上留下痕迹。第二,材料岛的形成可在材料的片材中留下凸块,这可能使其无法使用或以其他方式不可接受。第三,凸块可重新排序形成片材的哪些部分,这可影响工作流,诸如通过改变片材在成形过程期间的行为方式。此类改变最终可使任何校正步骤无效。

发明内容

需要用于补偿形成结构的渐进片材成形过程中的回弹的系统和方法。也就是说,需要在结构的渐进片材成形期间进行弹簧前向补偿的系统和方法。另外,需要在渐进片材成形过程期间维持工具路径同时还补偿回弹以形成期望结构形状的系统和方法。

考虑到这些需要,本公开的某些实施例提供了一种渐进片材成形系统,其被配置为通过渐进片材成形过程形成结构。所述渐进片材成形系统包括成形控制单元,所述成形控制单元补偿将通过所述渐进片材成形过程形成的结构的回弹。例如,成形控制单元通过基于回弹修改用于形成结构的成形工具的工具路径的至少一部分来补偿回弹。

在至少一个实施例中,所述成形控制单元确定待形成的结构的目标形状,并且模拟与所述目标形状相关的渐进片材成形操作。例如,所述成形控制单元比较所述目标形状和从所述渐进片材成形操作得到的结构之间的差异以确定补偿所述回弹的一个或多个偏移。所述一个或多个偏移涉及与所述回弹相反的力向量(即力的量值和方向)。所述成形控制单元可虚拟地模拟所述渐进片材成形操作,而成形工具不对所述结构进行物理操作。

在至少一个实施例中,所述成形控制单元确定整个模拟结构上的几何误差。所述成形控制单元响应于所述几何误差大于预定阈值而使垂直于目标几何形状的轮廓上的点偏移。在所述成形控制单元使所述点偏移之后,所述成形控制单元确定连续轮廓的任何集合是否具有大于最大步降的最大垂直偏差。响应于存在具有超过所述最大步降的最大垂直偏差的连续轮廓的至少一个集合,所述成形控制单元在目标轮廓和具有超过所述最大步降的最大垂直偏差的至少一个轮廓之间插入至少一个补偿轮廓。所述成形控制单元还将所述补偿轮廓映射到所述结构上以形成经补偿的几何形状。

在至少一个实施例中,所述成形控制单元将轮廓与所述结构的至少一个表面映射。

在至少一个实施例中,所述渐进片材成形还包括所述成形工具。所述成形工具被配置为跟随经修改的所述工具路径以形成所述结构。

本公开的某些实施例提供了一种渐进片材成形方法,其被配置为通过渐进片材成形过程形成结构。所述渐进片材成形方法包括由成形控制单元补偿通过所述渐进片材成形过程形成的结构的回弹。

在至少一个实施例中,所述补偿包括确定待形成的结构的目标形状,并且模拟与所述目标形状相关的渐进片材成形操作。所述补偿还包括比较所述目标形状和从所述渐进片材成形操作得到的结构之间的差异以确定补偿所述回弹的一个或多个偏移。所述模拟可包括虚拟地模拟所述渐进片材成形操作,而成形工具不对所述结构进行物理操作。

在至少一个实施例中,所述补偿包括确定整个模拟结构上的几何误差。所述补偿还包括响应于所述几何误差大于预定阈值而使垂直于目标几何形状的轮廓上的点偏移。所述补偿还包括在所述偏移之后,确定连续轮廓的任何集合是否具有大于最大步降的最大垂直偏差。所述补偿还包括,响应于存在具有超过所述最大步降的最大垂直偏差的连续轮廓的至少一个集合,在目标轮廓和具有超过所述最大步降的最大垂直偏差的至少一个轮廓之间插入至少一个补偿轮廓。所述补偿还包括将所述补偿轮廓映射到所述结构上以形成补偿的几何形状。

在至少一个实施例中,所述补偿包括将轮廓与所述结构的至少一个表面映射。

在至少一个实施例中,所述补偿包括基于所述回弹修改用于形成所述结构的成形工具的工具路径的至少一部分。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的渐进片材成形系统的示意性框图。

图2示出了根据本公开的实施例的用于渐进片材成形的回弹补偿算法的流程图。

图3示出了根据本公开的实施例的结构的俯视图。

图4示出了图3的结构的透视侧视图。

图5示出了根据本公开的实施例的目标表面的透视侧视图。

图6示出了根据本公开的实施例的在图5的目标表面上方的片材偏移表面的透视侧视图。

图7示出了根据本公开的实施例的在图6的片材偏移表面上方的工具偏移表面的透视侧视图,该片材偏移表面在图5的目标表面上方。

图8示出了片材偏移表面上方的工具偏移表面的内部透视图,该片材偏移表面在目标表面上方。

图9示出了根据本公开的实施例的具有工具路径的工具偏移表面的透视图。

图10示出了具有大于最大步降的最大垂直偏差的一组连续轮廓的侧视图。

图11示出了具有原始工具路径和经修改工具路径的结构的简化图。

具体实施方式

当结合附图阅读时,将更好地理解前述概述以及以下对某些实施例的详细描述。如本文所使用,以单数形式叙述且前面有单词“一”或“一个”的元件或步骤应理解为不一定排除元件或步骤的复数。另外,对“一个实施例”的引用并不旨在解释为排除也结合所述特征的附加实施例的存在。此外,除非明确地相反说明,否则“包括”或“具有”具有特定条件的元件或多个元件的实施例可包括不具有该条件的附加元件。

本公开的某些实施例提供了一种渐进片材成形系统和方法,该方法包括成形控制单元,该成形控制单元被配置为补偿待形成的结构的回弹。在至少一个实施例中,成形控制单元映射结构的轮廓,而不是仅映射表面并重新切割轮廓,从而产生非Z水平路径。在至少一个实施例中,成形控制单元连续地在不期望的工具路径对之间插入路径,诸如通过引用相对于目标(期望)形状的轮廓库,并在每一步映射所有轮廓,或者通过围绕每个路径的原始Z水平承载,并在目标形状上生成不期望的轮廓对之间的新路径。

本公开的某些实施例提供了用于在结构的渐进片材成形期间校正回弹的系统和方法。系统和方法包括计算整个部分上的几何误差,基于该误差修改几何形状,将原始工具路径映射到新几何形状上,以及最后,如果适当的话插入附加工具路径轮廓。在至少一个实施例中,可修改工具路径,而不是在补偿的每次重复时再生工具路径。

在至少一个实施例中,本公开的实施例提供了一种系统和方法,该系统和方法校正由于渐进片材成形中的部分的回弹而在制造的部分形状和设计的目标形状之间相关联的误差。为了减小误差,成形控制单元运行模拟(或实际物理成形通过)以确定最终产品的外观并确定几何误差。如果误差是不可接受的,则成形控制单元通过在误差的相反方向上推动目标几何形状来修改目标几何形状,使得成形工具(如成形触笔)在与误差相反的方向上推动目标几何形状。然后将原始的工具路径映射到这个新几何形状上。在至少一个实施例中,如果在修改轮廓的当前集合之后轮廓之间的距离(诸如高度)过大,则可以插入附加的轮廓。

在渐进片材成形中,工具路径由离散集合或可由直线连接的点给出。这些点位于称为工具偏移表面的表面上。与这些工具路径点相对应的是接触点,其为成形工具针对给定接触点接触部分几何形状的地方。这些点也位于称为片材偏移表面的表面上,该表面与工具偏移表面有1:1的对应关系。为了映射工具路径,对接触点应用与对目标几何形状相同的变换,反之亦然。补偿算法通过偏移(例如垂直)来修改目标几何形状。因为片材偏移表面通过使目标几何形状偏移来定义,所以可以直接抵消所述片材偏移。一旦发生这种情况,成形控制单元可重新计算工具偏移表面上对应于接触点的点,并通过直线段连接这些点以生成完整工具路径。

图1示出了根据本公开的实施例的渐进片材成形系统100的示意性框图。渐进片材成形系统100包括成形控制单元102,其诸如通过一个或多个有线或无线连接与结构数据库104通信,以及诸如通过一个或多个有线或无线连接与用户接口106通信。成形控制单元102可与结构数据库104和/或用户接口106中的一者或两者共同定位。任选地,成形控制单元102可远离结构数据库104和/或用户接口106中的一者或两者定位。在至少一个实施例中,成形工具108包括由控制器或控制单元控制的操作部件(诸如马达),该控制器或控制单元可与成形控制单元102分离和不同。

渐进片材成形系统100还包括成形工具108,其被配置为操作以形成结构110。在至少一个实施例中,成形工具108是具有圆形钝操作端112的成形触针,圆形钝操作端112被配置为将力施加到结构110中以在其中和/或其上形成各种特征(诸如曲线、弯曲、凹痕等)。成形工具108在工具路径114上方对结构110进行操作以形成结构110的期望形状。

在至少一个实施例中,成形控制单元102与成形工具108通信,诸如通过一个或多个有线或无线连接。成形控制单元102被配置为操作成形工具108以形成结构110的期望形状,该结构例如由片材金属形成。可替换地,成形控制单元102可以不与成形工具108通信或被配置为操作成形工具108。

结构数据库104存储各种数据。例如,结构数据库104存储目标数据116、回弹数据118和工具路径数据120。目标数据116包括关于要形成的目标或期望结构的信息。例如,目标数据116包括关于期望形成的结构110的尺寸和形状的信息。

回弹数据118包括关于当力被施加到结构110中时的回弹效应的信息。例如,当力被施加到结构110的一部分中时,结构110的弹性引起响应性回弹。

工具路径数据120包括关于成形工具108要遵循以形成结构110的路径的信息。工具路径数据120可包括关于目标或期望工具路径和补偿工具路径的信息,其包括用于使结构110的回弹偏移的修改。例如,偏移涉及与回弹相反的力向量(量值和方向)(例如,力向量与回弹力的力向量(至少部分地在量值和方向上)相反)。

用户接口106包括显示器122,诸如监视器、电视、触摸屏等。例如,用户接口106和成形控制单元102可以是计算机工作站的一部分。在至少一个其他实施例中,成形控制单元102和用户接口106可以是手持设备的一部分,诸如智能平板、智能电话、膝上型计算机等。

在操作中,成形控制单元102确定结构110的目标形状或期望形状。例如,成形控制单元102可从目标数据116检索目标形状数据。然后,成形控制单元102在初始结构(诸如片材金属件)的虚拟表示上模拟渐进片材成形操作。例如,成形控制单元102可对初始结构执行虚拟渐进片材成形操作,而成形工具108不对结构110进行物理操作。通常,成形控制单元102确定待形成的结构的目标形状,并且模拟与目标形状相关的渐进片材成形操作。

在初始模拟成形操作期间,成形控制单元102在工具路径上对初始结构进行操作以形成所得结构。关于结构的回弹数据118允许成形控制单元102确定成形过程期间的回弹效果。成形控制单元102将回弹之后的所得结构与目标结构进行比较。成形控制单元102确定目标结构和所得结构之间的差异。然后,成形控制单元102偏移/抵消(offset)目标结构和所得结构之间的差异以补偿回弹。成形控制单元102比较目标形状和从渐进片材成形操作得到的结构之间的差异以确定补偿回弹的一个或多个偏移。以这种方式,成形控制单元102补偿由于回弹而发生的差异以修改成形参数(诸如施加到结构中的力)。这样,成形控制单元102确定回弹补偿成形计划,其包括工具路径和施加在工具路径上的力,该回弹补偿成形计划将由成形工具108使用以形成具有期望形状的结构110。回弹补偿成形计划抵消回弹,使得结构110形成为具有期望的形状,而不是由于回弹效应而产生的不期望形状。

在至少一个实施例中,在初始设置期间,成形控制单元102与结构数据库104通信以确定结构110的各个方面。例如,目标数据116包括期望部分几何形状(即,期望的尺寸和形状),以及成形工具108的几何形状。

成形控制单元102还确定最大步降,该最大步降是在Z方向上的工具路径区段之间的预定最大距离。最大步降可存储在结构数据库104中,和/或存储在成形控制单元102的存储器中或耦接到成形控制单元的存储器中。例如,最大步降可以是10毫米或更小。在一个示例中,最大步降在5毫米到10毫米之间。任选地,最大步降可大于10毫米。

成形控制单元102还确定目标几何公差,其是关于结构110的回弹的预定公差。目标几何公差可存储在结构数据库104中,和/或成形控制单元102的存储器或耦接到成形控制单元的存储器中。例如,目标几何公差是预定公差,低于该预定公差不需要回弹补偿偏移。例如,预定公差可以是0.05毫米或更小。在这样的示例中,如果所得回弹小于0.05毫米,成形控制单元102不补偿回弹。然而,如果所得回弹超过目标几何公差,则成形控制单元102补偿回弹。

在至少一个实施例中,补偿通过渐进片材成形而形成的结构的回弹的方法开始于成形控制单元102在该结构上模拟渐进片材成形过程。例如,成形控制单元102虚拟地执行模拟渐进片材成形过程,而成形工具108不对结构110进行物理操作。在模拟渐进片材成形过程期间,成形控制单元102使用标准工具路径在模拟结构上操作虚拟成形工具,诸如可存储在结构数据库104中。在这种操作期间,成形控制单元102确定关于模拟结构的回弹效果。在至少一个实施例中,代替虚拟模拟的是,成形控制单元102可在测试结构上操作成形控制单元102。这样,模拟渐进片材成形可相对于虚拟成形工具和模拟结构,和/或相对于成形工具108和测试结构(诸如结构110的测试版本)。

成形控制单元102然后确定整个模拟结构的几何误差。几何误差是期望形成的结构与在模拟期间操作的回弹所导致的所得结构之间的差异。例如,几何误差与期望形成的结构和显示出回弹的结构之间的对应轮廓的差异(诸如在尺寸、高度等方面)相关。如果所得几何误差是可接受的(诸如在目标几何公差内),则成形控制单元接受该结果,并且成形工具108随后可根据模拟的渐进片材成形过程对结构110进行操作。

然而,如果几何误差是不可接受的(诸如超过目标几何公差),则成形控制单元102使作为局部几何误差的一部分的垂直于目标几何形状的轮廓(例如,所有轮廓)上的点偏移。然后,对于当前轮廓集合(即,所得结构的轮廓集合),成形控制单元102确定连续轮廓115的任何集合是否具有大于最大步降119的最大垂直偏差117(如图10所示)。如果不存在具有大于最大步降的最大垂直偏差的连续轮廓集合,则成形控制单元102返回到模拟渐进片材成形过程。

然而,如果存在具有超过最大步降的最大垂直偏差的至少一个连续轮廓集合,则成形控制单元102然后可在目标轮廓(即,期望的轮廓)和具有超过最大步降119的最大垂直偏差117的轮廓115之间插入补偿轮廓121(如图10所示)。然后,成形控制单元102将补偿轮廓映射到结构上以形成新的补偿几何形状。然后,成形控制单元102继续迭代地执行此类操作,直到已经分析了所有表面。

在至少一个实施例中,首先对表面进行修改,并且随着修改连带接触点。根据经修改的接触点,可以重新计算工具偏移点。这样,工具路径可以被映射到新几何形状上。

如图10的简化示例所示,一个或多个偏移123补偿回弹效应。模拟结构中的几何误差127可由回弹引起。

如本文所述,本公开的实施例提供了成形控制单元102,其被配置为补偿与成形结构的渐进片材成形过程相关的回弹。成形控制单元102不仅映射表面并重新切割轮廓。在至少一个实施例中,成形控制单元102将轮廓与结构110的表面映射,由此产生非z水平路径。在至少一个实施例中,成形控制单元102在不期望的工具路径对之间插入路径(诸如迭代地和/或累积地)。

在至少一个实施例中,成形控制单元102修改工具路径114以便在补偿的每个迭代补偿回弹,而不是再生。例如,成形控制单元102基于回弹修改成形工具108的用于形成结构110的工具路径114的至少一部分。在至少一个实施例中,当几何误差不大时,成形控制单元102可保持工具路径中的小扰动,而不是在工具路径中生成新拓扑。作为示例,图11示出了具有原始工具路径114a和经修改工具路径114b的结构110的简化图。

图2示出了根据本公开的实施例的用于渐进片材成形的回弹补偿算法的流程图。图2示出了渐进片材成形方法。在至少一个实施例中,图1所示的成形控制单元102基于相对于图2示出和描述的流程图来操作。

在200处,该方法开始于在结构上模拟渐进片材成形过程。模拟可以是虚拟的或在测试结构上。在202处,确定整个模拟结构上的几何误差。

如果在204处,所得几何误差是可接受的,诸如小于预定阈值(诸如在目标几何公差内),则在205处接受结果(并且过程在218处结束),并且然后成形工具108可根据模拟渐进片材成形过程对结构110进行操作。

然而,如果在204处,几何误差不是可接受的,诸如大于预定阈值,则在206处,使垂直(例如,垂直于当前几何形状或垂直于原始几何形状)的工具接触点(例如,轮廓)在与几何误差相反的方向上偏移。然后,在208处,计算与最大降压有关的每对连续轮廓之间的最大距离(例如,z-偏差)。在210处,确定任何对是否具有超过阈值(即最大步降)的偏差。如果在210处不存在具有大于最大步降的最大垂直偏差的连续轮廓集合,则方法从210行进到211,其中为每个接触点重新计算工具位置,同时保持顺序和取向。然后该方法返回到200。任选地,代替最大步降的是,本公开的实施例可利用工具路径的最大步进。

然而,如果在210处存在具有超过最大步降的最大垂直偏差的至少一个连续轮廓集合,则在212处,在目标轮廓(即,期望的轮廓)和具有超过最大步降的最大垂直偏差的轮廓之间插入另一个轮廓。在214处,然后将补偿轮廓映射到结构上以形成新的经补偿几何形状,并且方法返回到208。过程继续直到结构的所有表面都被分析完为止。

任选地,在至少一个实施例中,过程可相对于模具进行。同样地,模具也可以被修改以考虑到正在形成的结构的几何形状的变化。

如本文所使用,术语“控制单元”、“中央处理单元”、“单元”、“CPU”、“计算机”等可包括任何基于处理器或基于微处理器的系统,包括使用以下的系统:微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路、逻辑电路,以及包括能够执行本文所述功能的硬件、软件或其组合的任何其他电路或处理器。这仅是示例性的,并且因此并不旨在以任何方式限制此类术语的定义和/或含义。例如,成形控制单元102可以是或包括被配置为控制其操作的一个或多个处理器,如本文所述。

成形控制单元102被配置为执行存储在一个或多个数据存储单元或元件(诸如一个或多个存储器)中的指令集合以便处理数据。例如,控制单元102可包括或耦接到一个或多个存储器。数据存储单元还可根据期望或需要存储数据或其他信息。数据存储单元可以是以信息源或处理机内的物理存储器元件的形式。一个或多个数据存储单元或元件可包括易失性存储器或非易失性存储器,或者可包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为示例,非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、和/或闪存存储器,并且易失性存储器可包括可用作外部高速缓冲存储器的随机存取存储器(RAM)。所公开的系统和方法的数据存储装置旨在包括但不限于这些和任何其他合适类型的存储器。

指令集合可包括指示作为处理机的成形控制单元102执行特定操作(诸如本文描述的主题的各种实施例的方法和过程)的各种命令。指令集合可以是以软件程序的形式。软件可以具有多种形式(诸如系统软件或应用软件)。另外,软件可以具有单独程序的集合、较大程序内的程序子集或程序的一部分的形式。软件还可包括以面向对象编程的形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可响应于用户命令,或者响应于先前处理的结果,或者响应于由另一个处理机器做出的请求。

本文的实施例的图示可示出一个或多个控制或处理单元,诸如成形控制单元102。应当理解,处理或控制单元可表示可被实现为具有执行本文描述的操作的相关联指令(例如,存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质(诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)上的软件)的硬件的电路、电路系统或其部分。硬件可包括硬连线以执行本文所述的功能的状态机电路。任选地,硬件可包括电子电路,该电子电路包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的设备,诸如微处理器、处理器、控制器等。任选地,成形控制单元102可表示处理电路,诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、(一个或多个)微处理器等中的一者或多者。各种实施例中的电路可被配置为执行一个或多个算法以执行本文描述的功能。一个或多个算法可包括本文公开的实施例的多个方面,无论是否在流程图或方法中明确标识。

如本文所使用的,术语“软件”和“固件”是可互换的,并且包括存储在数据存储单元(例如,一个或多个存储器)中以用于由计算机执行的任何计算机程序,包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述数据存储单元类型仅是示例性的,并且因此不限于可用于存储计算机程序的存储器的类型。

图3示出了根据本公开的实施例的结构110的俯视图。图4示出了结构110的透视侧视图。参考图3和图4,将工具路径114叠加到结构110上。工具路径114是成形工具108在其形成结构110时遵循的路径。

参照图1、图3和图4,成形控制单元102根据需要确定结构110的工具路径114(即,根据需要成形)。在至少一个实施例中,成形控制单元102基于确定的回弹修改工具路径114,如在模拟渐进片材成形过程期间确定的。图11示出了原始工具路径114a和经修改工具路径114b的简化示例。在至少一个实施例中,用于补偿回弹的工具路径114基本上与模拟渐进片材成形过程之前的工具路径相同。以这种方式,成形控制单元102基本上不改变工具路径114,否则这可能导致结构110上的不期望的岛。

在至少一个实施例中,成形控制单元102可首先将工具路径映射到经修改或目标形状110'(即,被修改以抵消回弹的影响的形状)上。通常,在渐进片材成形中,通过将目标几何形状偏移由片材厚度、工具形状、工具尺寸等指定的量生成表面来确定工具路径。

图5示出了根据本公开的实施例的目标表面300的透视侧视图。目标表面300是对应于目标结构(即,根据需要形成的结构)的期望尺寸和形状的表面。成形控制单元102(如图1所示)确定目标表面300,诸如存储在结构数据库104中。

图6示出了根据本公开的实施例的在目标表面300上的片材偏移表面302的透视侧视图。片材偏移表面302与目标表面300分离且不同,并且通常与目标表面300偏移预定间距304,诸如结构110的厚度(如图3和图4所示)。例如,目标表面300和片材偏移表面302之间的对应垂直点(例如,对应垂直点301和垂直点303)之间的间距304是结构110的厚度。成形控制单元102(如图1所示)确定片材偏移表面302,诸如通过构造距目标表面300间距304垂直的表面。

图7示出了根据本公开的实施例的在片材偏移表面302上方的工具偏移表面306的透视侧视图,该片材偏移表面在目标表面300上方。图8示出了片材偏移表面302上方的工具偏移表面306的内部透视图,该片材偏移表面在目标表面300上方。参照图1、图7和图8,成形控制单元102确定工具偏移表面306。工具偏移表面306是这样的表面,其使得每当成形工具108(例如,计算机生成的虚拟成形工具108)的表示在这样的工具偏移表面306上时,成形工具108的操作端112就接触片材偏移表面302,但不延伸到片材偏移表面302下方。例如,当成形工具108的表示的预定点(诸如中点)在工具偏移表面306上时,成形工具108的操作端112(例如,远端尖端或点)接触片材偏移表面302,而不延伸到片材偏移表面302下方。

工具偏移表面306可与片材偏移表面302间隔相对于成形工具108的预定距离。例如,工具偏移表面306和片材偏移表面302之间的间距308可以是操作端112的长度、到成形工具108的中心的距离、成形工具108的整个长度等。

图9示出了根据本公开的实施例的具有工具路径114的工具偏移表面306的透视图。参照图1和图9,为了确定工具路径114,成形控制单元102(例如)沿Z轴315插入水平平面314。水平平面314在每个水平面(level)处的交点限定工具路径114的一部分。成形控制单元102可通过最大步降确定工具路径114的各种水平面。也就是说,水平平面314沿Z轴的每个插入之间的距离可以是最大步降。在一些示例中,每个插入之间的距离可小于最大步降。如图所示,工具路径114被生成并显示为工具偏移表面306上的水平设置轮廓。

再次参考图1和图8,工具路径通常由直线连接的离散点集合给出。例如,工具偏移表面306上的点322和324之间的线段320限定工具路径114的一部分。在至少一个实施例中,成形控制单元102将线段320映射到片材偏移表面302上,由此成形点342和344之间的线段340。片材偏移表面302的线段340对应于片材偏移表面302的线段320。点342和344分别对应于点322和324。

片材偏移表面302上的点342和344是接触点。由点342和344确定的接触点由线段340连接以提供完整接触路径。接触路径是成形工具108接触片材偏移表面302的路径。

为了映射工具路径114,成形控制单元102将相同的变换应用于向目标表面300应用的点342和344,其可以是垂直于目标表面300的移位。为此,在至少一个实施例中,成形控制单元102通过垂直偏移来修改目标表面300。因为片材偏移表面302也通过使目标表面300垂直偏移来定义,所以成形控制单元102直接使片材偏移表面302偏移。成形控制单元102可重新计算工具偏移表面306上对应于点342和344的点,并且通过直线段将这些点连接以生成整个工具路径114。

成形控制单元102可以相同的方式在补偿回弹之后或之前确定工具路径114。例如,成形控制单元102可在补偿回弹之后生成如上文关于图5-9所述的工具路径114。

如本文所述,本公开的实施例提供了用于补偿形成结构的渐进片材成形过程中的回弹的系统和方法。本公开的实施例提供了在结构的渐进片材成形期间进行弹性前向补偿的系统和方法。另外,本公开的实施例提供了在渐进片材成形过程期间维持工具路径同时还补偿回弹以形成期望结构形状的系统和方法。

虽然可使用诸如顶部、底部、下部、中部、横向、水平、垂直、前方等各种空间和方向术语来描述本公开的实施例,但应当理解,这些术语仅相对于附图中所示的取向使用。可以反转、旋转或以其他方式改变取向,使得上部为下部,反之亦然,水平变为垂直等。

如本文所使用的,“被配置为”执行任务或操作的结构、限制或元件具体地以对应于该任务或操作的方式在结构上形成、构造或适配。为了清楚和避免怀疑的目的,仅能够被修改以执行任务或操作的对象不“被配置为”执行本文所使用的任务或操作。

应当理解,上述描述旨在为说明性,而非限制性。例如,上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外,可进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的各种实施例的教导,而不脱离其范围。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在定义本公开的各种实施例的参数,但实施例绝不是限制性的并且是示例性实施例。通过回顾上述描述,对于本领域技术人员来说,许多其他实施例将是显而易见的。因此,本公开的各种实施例的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求有权享有的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求和本文的详细描述中,术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“在……中”的简明英语等价物。此外,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记,而不是旨在对其对象施加数字要求。另外,以下权利要求的限制不是以装置加功能的格式写成的,并且不旨在基于35U.S.C.§112(f)进行解释,除非和直到此类权利要求限制明确使用短语“用于…的装置”,然后是没有另外结构的功能陈述。

另外,本公开包括根据以下条款所述的实施例:

条款1.一种渐进片材成形系统(100),其被配置为通过渐进片材成形过程形成结构(110),所述渐进片材成形系统(100)包括:

成形控制单元(102),所述成形控制单元通过基于回弹修改用于形成所述结构(110)的成形工具(108)的工具路径(114)的至少一部分来补偿将通过所述渐进片材成形过程形成的所述结构(110)的所述回弹。

条款2.根据条款1所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)确定所述待形成的结构(110)的目标形状,并且模拟与所述目标形状相关的渐进片材成形操作。

条款3.根据条款2所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)比较所述目标形状和从所述渐进片材成形操作得到的结构(110)之间的差异以确定补偿所述回弹的一个或多个偏移(123),其中所述一个或多个偏移(123)涉及与所述回弹相反的力向量。

条款4.根据条款2或条款3所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)虚拟地模拟所述渐进片材成形操作,而成形工具(108)不对所述结构(110)进行物理操作。

条款5.根据条款1至4中任一项所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)确定整个模拟结构(110)上的几何误差(127)。

条款6.根据条款5所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)响应于所述几何误差(127)大于预定阈值而使垂直于目标几何形状的轮廓(121)上的点(322)偏移(123)。

条款7.根据条款6所述的渐进片材成形系统(100),其中在所述成形控制单元(102)使所述点(322)偏移(123)之后,所述成形控制单元(102)确定连续轮廓(121)的任何集合是否具有大于最大步降(119)的最大垂直偏差(117)。

条款8.根据条款7所述的渐进片材成形系统(100),其中响应于存在具有超过所述最大步降(119)的最大垂直偏差(117)的连续轮廓(121)的至少一个集合,所述成形控制单元(102)在目标轮廓(121)和具有超过所述最大步降(119)的最大垂直偏差(117)的至少一个轮廓(121)之间插入至少一个补偿轮廓(121)。

条款9.根据条款8所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)进一步将所述补偿轮廓(121)映射到所述结构(110)上以形成经补偿的几何形状。

条款10.根据条款1至9中任一项所述的渐进片材成形系统(100),其中所述成形控制单元(102)将轮廓(121)与所述结构(110)的至少一个表面(302)映射。

条款11.根据条款1至10中任一项所述的渐进片材成形系统(100),还包括所述成形工具(108),其中所述成形工具(108)被配置成跟随经修改的所述工具路径(114)以形成所述结构(110)。

条款12.一种渐进片材成形方法,其被配置为通过渐进片材成形过程形成结构(110),所述渐进片材成形方法包括:

由成形控制单元(102)补偿将通过所述渐进片材成形过程形成的结构(110)的回弹,其中所述补偿包括基于所述回弹修改用于形成所述结构(110)的成形工具(108)的工具路径(114)的至少一部分。

条款13.根据条款12所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿包括:

确定所述待形成的结构(110)的目标形状;以及

模拟与所述目标形状相关的渐进片材成形操作。

条款14.根据条款13所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿还包括比较所述目标形状和从所述渐进片材成形操作得到的结构(110)之间的差异以确定补偿所述回弹的一个或多个偏移(123)。

条款15.根据条款13或条款14所述的渐进片材成形方法,其中所述模拟包括虚拟模拟所述渐进片材成形操作,而成形工具(108)不对所述结构(110)进行物理操作。

条款16.根据条款12至15中任一项所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿包括确定整个模拟结构(110)上的几何误差(127)。

条款17.根据条款16所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿还包括响应于所述几何误差(127)大于预定阈值而使垂直于目标几何形状的轮廓(121)上的点(322)偏移。

条款18.根据条款17所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿还包括确定在所述偏移之后,连续轮廓(121)的任何集合是否具有大于最大步降(119)的最大垂直偏差(117)。

条款19.根据条款18所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿还包括,响应于存在具有超过所述最大步降(119)的最大垂直偏差(117)的连续轮廓(121)的至少一个集合,在目标轮廓(121)和具有超过所述最大步降(119)的最大垂直偏差(117)的至少一个轮廓(121)之间插入至少一个补偿轮廓(121)。

条款20.根据条款19所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿还包括将所述补偿轮廓(121)映射到所述结构(110)上以形成经补偿的几何形状。

条款21.根据条款12至20中任一项所述的渐进片材成形方法,其中所述补偿包括将轮廓(121)与所述结构(110)的至少一个表面(302)映射。

条款22.一种渐进片材成形系统(100),其被配置为通过渐进片材成形过程形成结构(110),所述渐进片材成形系统(100)包括:

成形工具(108);以及

成形控制单元(102),所述成形控制单元通过基于回弹修改用于形成所述结构(110)的所述成形工具(108)的工具路径(114)的至少一部分来补偿将通过所述渐进片材成形过程形成的所述结构(110)的所述回弹,其中所述成形控制单元(102)确定所述待形成的结构(110)的目标形状,并且模拟与所述目标形状相关的渐进片材成形操作,其中所述成形控制单元(102)比较所述目标形状和从所述渐进片材成形操作得到的结构(110)之间的差异以确定补偿所述回弹的一个或多个偏移(123),其中所述一个或多个偏移(123)涉及与所述回弹相反的力向量,其中所述成形控制工具(102)将轮廓(121)与所述结构(110)的至少一个表面(302)映射,并且

其中所述成形工具(108)被配置为跟随经修改的所述工具路径(114)以形成所述结构(110)。

该书面描述使用示例来公开本公开的各种实施例,包括最佳模式,并且还使得本领域技术人员能够实践本公开的各种实施例,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。本公开的各种实施例的可获专利的范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些示例具有与权利要求的字面语言不是不同的结构元素,或者如果这些示例包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等价结构元素,则此类其他示例旨在权利要求的范围内。

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