基于闭环控制的板材数控渐进成形回弹补偿

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要金属板材数控渐进成形是一种数控柔性加工技术，其工作特点是通过数字控制设备，采用预先编制好的控制程序逐点成形板材零件。这项技术尤其适合汽车覆盖件、飞机蒙皮、洁具等小批量、多品种的新产品开发，可以大大缩短产品开发周期、降低开发成本和新产品开发的风险。数控渐进成形过程中存在回弹变形问题，严重影响零件的形状和尺寸精度，是渐进成形中的主要缺陷之一。本文将控制学中先进的反馈控制理念引入金属板材数控渐进成形工艺，以期实现数控渐进成形的回弹补偿、提高成形件的精度。针对成形回弹引起的误差，建立了数控渐进成形精度闭环控制模型，以三维曲面的离散傅里

2、叶变换描述和非线性系统辨识方法为基础，求取成形过程的传递函数。针对离散傅里叶变换在频域完全局部化但在时域完全无局部性的缺点，提出一种基于快速傅里叶结合小波变换的数控渐进成形闭环控制算法。利用该算法预测出理想的轨迹型面的形状，根据预测结果对加工轨迹进行调整后进行实际加工，实现三维曲面的精确成形。利用此方法对球面数控渐进成形的轨迹型面设计进行了数值模拟仿真，模拟结果表明通过三次的轨迹型面修正可获得较高精度的工件。闭环成形有限元仿真的结果证实了本文提出的数控渐进成形闭环控制回弹补偿算法有效、可行。关键词：数控渐进成形;回弹补偿;闭环控制;傅里叶变换;小波变换I

3、华中科技大学硕士学位论文AbstractSheetmetalincrementalformingprocessisaflexibleprocesswhichistoformthesheetpointbypointonNCformingmachineaccordingtothepreparedprogram.Thistechnologyisespeciallysuitedtodevelopsmallbatch,diverseproducts,suchascivilorautomobilepanels,whichcangreatlyshortenthecyc

4、leofproductdevelopment,reducedevelopmentcostandrisk.Thespringbackduringthesheetmetalincrementalformingprocesshasgreatnegativeimpactontheshapeanddimensionaccuracy.Partshapeerrorduetospringbackisoneofthemostimportantmanufacturingdefectinsheetmetalincrementalformingprocess.Inthispap

5、er,controlsciencewasintroducedtotheprocessofdigitalincrementalformingforspringbackcompensation.Aimingatspringbackerror,aclosed-loopaccuracycontrolsystemforsheetmetaldigitalincrementalformingisconstructed.WiththediscreteFouriertransformdescriptionof3Dsurfaceandthesystemidentificat

6、ionmethod,transformfunctionofformingprocessisdiscussed.DuetosomedisadvantagesofFouriertransform,suchasitspoorcapabilityofdescribinglocalinformationofsignalinthedomainoftime,aclosed-loopspringbackcompensationalgorithmwhichisfocusedinthecombinationoffastFouriertransformandwavelettr

7、ansformisprovided.Usingthisalgorithmwecanobtaintheperfecttool-pathcurvedsurfaceandthenwecanadjusttheformingsurfaceofthetool-pathinordertoaccomplishthepreciselyformingofsheetmetalpart.Theproposedmethodwasdemonstratedforonecaseofformingasimplethreedimensionalsphericalpart.Theresult

8、ofthenumericalinvestigationindicatesthat