第４０卷第３期
２０１７年３月合肥工业大学学报（自然科学版）JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF T ECHNOLOGY Vol ．４０No ．３ Mar ．２０１７ 收稿日期：２０１５‐０９‐１６；修回日期：２０１５‐１１‐０２
基金项目：合肥工业大学产学研校企合作资助项目（W ２０１４JSFW ０２６３）作者简介：王华毕（１９７３－），男，安徽合肥人，博士，合肥工业大学副教授，硕士生导师．DOI ：１０．３９６９／j ．issn ．１００３‐５０６０．２０１７．０３．００２
变角度缓面零件单点渐进成形轨迹优化
王华毕， 魏目青， 桑文刚
（合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥 ２３０００９）
摘 要：文章针对变角度缓面零件加工表面波纹不均匀、成形尺寸精度差的问题，提出了一种基于增量角度Δθ来控制增量步长Δz 的方法，建立了Δz 与Δθ之间的数学方程，并利用Matlab 软件求解出给定Δθ时的增量步长Δz ，并将该方法成功应用于变角度缓面零件成形。试验对比结果表明：该方法改善了变角度缓面零件的表面波纹，减小了底部圆形区域大小，能提高成形效率，提高变角度缓面零件的使用性能。
关键词：渐进成形；刀具轨迹优化；增量步长；表面质量；波纹度
中图分类号：TG ３８６．３２ 文献标识码：A 文章编号：１００３‐５０６０（２０１７）０３‐０２９４‐０５
Tool path optimization of variable angle surface p arts in single point incremental forming
WANG Huabi ， WEI M uqing ， SANG Wengang
（School of M echanical Engineering ，Hefei U niversity of T echnology ，Hefei ２３０００９，China ）Abstract ：In this paper ，a new method of controlling incremental step Δz based on incremental an ‐g le Δθis proposed to improve the surface quality and geometrical accuracy and reduce forming time of variable angle surface parts ．A mathematical equation between Δz and Δθis built ，Δz is determined only by Δθand it is solved by using the M atlab software ．T he method is applied to the variable angle surface parts forming ．T he experimental results show that both the surface quality and the geomet ‐rical accuracy are significantly improved ，especially the surface waviness of the parts ．T he method is effective in improving the forming efficiency and the performance of the variable angle surface parts ．Key words ：incremental forming ；tool path optimization ；incremental step ；surface quality ；waviness 金属板料单点渐进成形技术是一种新型的柔
性无模成形［１‐６］。板料数控渐进成形原理如图１
所示。首先将被加工板料放在支撑模型上，用夹
板将板料夹紧在托板上，托板可以沿着导柱自由
上下滑动。将夹紧在托板上的板料固定在三轴联
动的数控无模成形机上。成形时，成形工具头对
板料压下设定的压下量为Δz ，并且沿设计的工具
路径移动。在板料成形过程中，计算机控制成形
工具在x 、y 方向的移动和z 方向的下降运动。
在高度相同的每一层中，成形工具在x 、y 平面运
动。在形成零件第１层截面轮廓后
，成形工具在
z 轴方向下降相同的压下量，再按第２层截面轨
迹运动，并且形成零件第２层轮廓。如此重复，直
到整个零件成形［７］。图１ 渐进原理图渐进成形的零件质量问题主要包括尺寸精度、零件表面质量和成形零件的强度要求。对于变角度缓面零件渐进成形，增量步长Δz 一定时，在平缓曲面处零件表面会出现明显的工具头压万方数据