特种成形栏目是由北京机电研究所塑性工程技术中心①赞助刊出
第42卷第11期 Vol. 42No. 11
爱压技术假
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
五轴数控渐进成形中挤压工具姿态的确定
韩福辰，朱虎
（沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳110136）
2017年11月 Nov.2017
摘要：在基于STL模型的五轴数控渐进成形中，为了避免三角面片边界处挤压工具的姿态发生突变现象，提出一种挤压工具要态确定方法。首先，根据挤压工具头中心点与三角面片的位置关系，将工具头中心点分为位于三角面片项点、三角面片边
分别采用不同的距离加权算法，计算工具头中心点的法向量；
和三角面片内部3种类型；然后，对不同类型的工具头中心点，
最后，根据工具头中心点的法向量和挤压工具轴相对于工具头中心点法向量的引导角和倾斜角，确定挤压工具要态。采用
所确定的挤压工具姿态变化平缓，在三角面片的边界处，没有
VC++和OPENGL完成算法的系统实现。算法应用实例表明，发生挤压工具姿态突变现象，软件运行稳定可靠
关键词：板材成形；数控渐进成形；挤压工具姿态；三角面片；刀位点 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 11. 016
中图分类号：TG335.5
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）11-0084-05
Determination on pressing tool posture in the five-axis CNC incremental forming
Han Fuchen, Zhu Hu
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China)
Abstract : In the five-axis CNC incremental forming based on STL model , in order to avoid the postural mutation of pressing tool at the ed-ges of triangular facets, a method for determining the postures of pressing tool was proposed. Firstly, according to the position relationship behween the center points of pressing tool head and the triangular facet, the center points of pressing tool head were classified into three types that were located on the vertes of triangular facet, the edges of triangular facet and the inside of triangular facet; and then the normal vector of different types of tool head center points were calculated by the algorithms with the different distance weighting algorithm respec-tively. Finally , the pressing tool postures were determined according to the normal vector of the tool head center points and the leading an gles and inclining angles between the pressing tool axis and the normal rector of the tool head center points. The system of algprithm was implemented by VC + + and OpenGL. The results show that the pressing tool postures are changed gently without postural mutation of the pressing tool at the boundary of triangular facet, and the operation of sofhare is stable and reliable.
Key words : sheet forming; CNC incremental forming; pressing tool posture; triangular facet; cutter location points
金属板材数控渐进成形技术是一种不采用昂贵的模具便可制造复杂板材件的无模成形技术，可广泛应用于样件试制和多品种小批量生产，成为板材件制造领域的研究热点(1-2)。
该技术的基本原理为：采用挤压工具，沿着预先编制好的成形轨迹，逐层逐点挤压板材，使板材渐进地发生塑性变形，进而完成板材件的成形。在
收稿日期：20170612：修订日期：20170826 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51175351）
作者简介：韩幅辰（1988-），男，颈土研究生 E-mail: Hanfuchen@ q. com
通讯作者：未虎（1964-），男，博士，教投万方数据ail：xhuhu10@163.com
数控渐进成形中，挤压工具对板材的挤压方式，对成形质量影响较大，但自前都采用浩Z轴方向挤压板材。随着对复杂形状钣金件需求的不断增大，挤压方向倾斜于板材的五轴数控渐进成形技术的研究正在兴起[3]，而五轴数控渐进成形研究的一个重要内容是挤压工具姿态的控制。
杨晓光[4]在基于三角网格模型的五轴数控渐进成形挤压工具姿态计算中，过挤压工具头中心点且与Z轴平行的直线和工具头中心点法向量所确定的平面上，将挤压工具轴线与垂直于工具头中心点法回量的平面的夹角定义为挤压角，并通过设定该挤压角来确定挤压工具的姿态。该方法将挤压工具姿态限定在过挤压工具头中心点且与Z轴平行的直线