[0001] 本发明涉及板料渐进成形技术领域，特别是一种基于差厚拼焊板渐进成形回弹补偿控制方法。

[0002] 渐进成形是一种利用快速原型技术的分层制造思想，将复杂的三维模型沿高度方向离散成若干层，控制成形工具头逐层累计加工，最终得到所需零件形状的先进制造工艺。与传统板料成形工艺相比，该技术成形力更小、柔性更高，无需模具、可实现复杂产品的加工，但在成形过程容易出现较大回弹，直接影响了成形件质量精度。针对该问题，张旭等研究了不同参数对板料渐进成形质量的影响，分析了回弹缺陷的补偿方法；文怀兴等采用正交实验法分析了加工参数对回弹量的影响，提出采用负补偿的方法以减少回弹；杜志浩等研究了一种基于磁振动降低零件回弹的机制等。

[0003] 差厚拼焊板是指将两块及两块以上厚度不同的金属板材，根据成形件总体工艺性能需求，通过焊接工艺连接成的一张板材，实现产品轻量化的一个重要技术路径。差厚拼焊板能在保证成形件结构强度的同时有效实现轻量化，已经被广泛应用于汽车、航空航天等领域。针对成形角变化较大的渐进成形零件，根据加工区域壁厚变化余弦定理，合理的差厚拼焊板设计可以实现成形件壁厚均匀。但是差厚拼焊板在渐进成形过程中，板料薄厚两侧回弹存在较大差异，导致成形件尺寸精度显著下降，直接影响了产品质量。针对该现象，郭秋华等对圆锥件的回弹问题采用BP神经网络方法建立了回弹预测模型，分析得出下压量越大回弹越小的结论；王勇强等研究5052和6061异种铝合金拼焊板渐进成形，发现底部材料堆积、板料与工具头接触方式、焊缝质量等会影响成形件的精度，提出焊缝会导致成形区域的力学性能和厚度发生变化，进而影响成形精度及回弹效果；安治国、赵秀敏、秦勤、姜志宏等通过控制成形高度、进给量等参数以减小回弹，但都是研究成形件的整体回弹控制，并没有根据薄、厚板侧特点有针对性的改善回弹误差。

[0036] 以下结合附图和具体实施例进一步描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

[0037] 实施例1

[0038] 本实施例介绍一种基于差厚拼焊板渐进成形回弹补偿控制方法，包括：

[0039] 构建差厚拼焊板锥形件三维数学模型；

[0040] 基于所述三维数学模型得出差厚拼焊板锥形件回弹曲线，基于所述差厚拼焊板锥形件回弹曲线与理论轮廓线的对比得到所述差厚拼焊板锥形件厚薄两侧的回弹差值；

[0041] 基于所述回弹差值和工具头基准进给量得到所述差厚拼焊板锥形件回弹量大的一侧进给量；

[0042] 基于所述差厚拼焊板锥形件成形深度对所述差厚拼焊板锥形件分段划分，对划分后的每段差厚拼焊板锥形件的厚薄两侧分别给予相应的进给量进行加工，在对每段差厚拼焊板锥形件厚侧加工完成后，对薄测进行最后一步反补偿加工，完成每段差厚拼焊板锥形件的加工，并以此加工方式循环加工至所述差厚拼焊板锥形件加工完成。

[0043] 实际应用中，由于差厚拼焊板在渐进成形的过程中板料薄厚两侧回弹存在较大差异，会导致成形件尺寸精度显著下降，直接影响产品质量。本发明充分考虑板料薄厚两侧回弹存在较大差异的因素，针对差厚板厚薄两侧的特点有针对性的改善回弹误差。由于薄测回弹量较大，因此本发明针对厚侧保持标准进给量，针对薄测在原有标准进给量基础上进行合理的进给量补偿。在对差厚拼焊板加工的过程中，先根据其三位模型深度进行分段划分，再针对每段差厚拼焊板分段加工。此外，本发明还通过分段加工的方式对差厚拼焊板进行加工，能够克服差厚拼焊板薄厚两侧刀轨差值过大引起成成形件变形的问题。如图1所示，为本发明基于差厚拼焊板渐进成形回弹补偿控制方法的流程图。

[0044] 实施例2

[0045] 在实施例1的基础上，本实施例介绍一种基于差厚拼焊板渐进成形回弹补偿控制方法的具体实现过程，如图2所示，为本发明构建差厚拼焊板锥形件渐进成形三维数学模型，具体包括以下内容：

[0046] 一、 计算厚薄两侧回弹差值

[0047] 基于差厚拼焊板锥形件回弹曲线与理论轮廓线的对比得到所述差厚拼焊板锥形件厚薄两侧的回弹差值，包括：

[0048] 在所述差厚拼焊板锥形件变形区域中间位置按照步距间隔均匀选取个点，其中≥5，如图3所示，提取薄侧每个点对应的回弹量为 ，厚侧每个点对应的回弹量为 ，分别计算厚侧回弹量均值 和薄测回弹量均值 ，基于所述厚侧回弹量均值 和所述薄测回弹量均值 得到所述差厚拼焊板锥形件厚薄两侧的回弹差值 ；其中，所述差厚拼焊板锥形件变形区域为所述回弹曲线与理论轮廓线之间的区域。在取点的过程中，厚薄两侧取点的步距间隔相同。

[0049] 计算厚侧回弹量均值 通过以下公式计算获得：

[0050]

[0051] 计算厚侧回弹量均值 通过以下公式计算获得：

[0052]

[0053] 差厚拼焊板锥形件厚薄两侧的回弹差值 通过以下公式计算获得：

[0054] 。

[0055] 基于回弹差值和工具头基准进给量得到所述差厚拼焊板锥形件回弹量大的一侧进给量，通过以下公式计算获得：

[0056] ，

[0057] 式中，为工具头基准进给量，为差厚拼焊板锥形件回弹量大的一侧进给量。

[0058] 在本实施例中，差厚拼焊板锥形件回弹量大的一侧为差厚拼焊板锥形件薄测，回弹量小的一侧为厚侧。因此，如图4所示，对差厚拼焊板锥形件薄测给予供给量 进行加工，对厚侧给予供给量 进行加工。

[0059] 二、 分段加工

[0060] 由于差厚拼焊板锥形件的两侧薄板和厚板采用不同进给量加工，随着刀轨次数的增加，薄厚两侧的回弹量也即形变量会增大，从而导致工具头加工高度差值逐渐增大，进而导致工具头加工轨迹会产生较大差距，影响工件成形质量。因此，本实施例采用分段加工的方式客服上述不足。

[0061] 首先通过预先构建的三维模型厚度，获取差厚拼焊板锥形件厚薄变化区域，并以中间焊缝位置作为厚薄板两侧刀轨变化分界线；

[0062] 如图5所示，根据差厚拼焊板锥形件的成形深度将成形件分成多段进行加工，每一段按如下方式进行处理：

[0063] 工具头基准进给量为 ，即步距， 为差厚拼焊板锥形件厚薄两侧的回弹量差值，k为加工步数阈值。若k为非整数，则直接对k进行向下取整处理，仅保留整数部分。

[0064] 加工第k+1步时，对厚薄两侧刀轨进行回归同一水平线处理。本发明采用以(k+1)*处的刀轨等高线为基准，反补偿薄测一个进给量，反补偿一侧存在一定的重复加工区域如图4所示，以保证两侧刀轨间的过渡，使两侧刀轨位于同一水平线。

[0065] 在本实施例中，k取值为4。即在每个分段中对厚侧进行第5步加工后，厚侧加工完成。此时，由于对厚侧加工的进给量为 ，因此刀轨道高度为5* 。以5* 处的刀轨等高线为基准反补偿薄测一个进给量 。此时由于厚薄两侧的回弹量不同，施加的进给量不同导致薄测距离加工完成不足一个步距。本实施例对薄测最后一步加工通过给予进给量 反补偿的方式以保证厚薄两侧加工刀轨间的过渡，使两侧刀轨位于同一水平线。

[0066] 实际加工时，在厚侧设置一个起刀点，工具头从起刀点以进给量 开始加工，当工具头越过所述分界线时，执行回弹量差值 补偿下压指令以进给量 加工薄侧；工具头完成薄侧加工越过所述分界线时，工具头执行退刀指令，退回一个回弹量差值 ，随后再以进给量 对薄侧进行加工，以此加工方式循环直至差厚拼焊板锥形件预先划分的所有分段加工完成。

[0067] 以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。