外文翻譯--對單點漸進(jìn)成形的數(shù)值模擬工具路徑的定義【中英文文獻(xiàn)譯文】,中英文文獻(xiàn)譯文,外文,翻譯,對于,單點,漸進(jìn),成形,數(shù)值,模擬,摹擬,工具,路徑,定義,中英文,文獻(xiàn),譯文 對單點漸進(jìn)成形的數(shù)值模擬工具路徑的定義 作者：Kurra Suresh, Arman Khan, Srinivasa Prakash Regalla 地址：印度海得拉巴研究所貝拉技術(shù)和科學(xué)學(xué)院海得拉巴校區(qū)機(jī)械工程系 摘要 漸進(jìn)成形技術(shù)對金屬板材成形和生物醫(yī)用植入物是很有前途的。它的整個過程都是計算 機(jī)集成而且其中部分是計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）加工制造機(jī)。這個過程使用一個球形端工 具沖壓金屬材料制成所需的形狀。該工具的路徑由程序控制，利用計算機(jī)輔助制造 （CAM）軟件。數(shù)值仿真過程的工具在實驗工作中必須遵循相同的路徑。但是，數(shù)值模擬軟 件通常不接受直接使用CAM件生成的G代碼文件。在本文中的一個已經(jīng) 的 是 入 具路徑 使用CAM軟件 生成數(shù)值， ABAQUS和LS-DYNA仿真軟件。對 的對 和 對 的形狀，這 的 已經(jīng) 用在MATLAB和LS DYNA。其 是 的。 ：漸進(jìn)成形 具 數(shù)值模擬 。 1. ? 單點漸進(jìn)成形是一 ￠用￡ 常 單的模具使金屬板?￥成￥和定制?定的部分成￥ 的§currency1過程。在這過程中，金屬板'其“???，一個fi球形的fl工具'所需的路徑 板' 路徑–部???！?的成￥currency1??? 單的工具在?有”?…用的模具‰ ?和成形 `是 ′?過程的?ˉ有?˙ 的¨?。 而，它?有一 ?點， ??ˇ—， 度 。? 是 “ 板的 。 具直徑 度 進(jìn) ?度 a的 ? 度 ?和 具路徑的一 ??漸進(jìn)成形 學(xué) [的過程的o要工 數(shù)[ 1 ]。工具路徑在 件的?? 度和 的 度分? o要的 作用[ 2 ]。 ?， 的工具路徑??的成¨對 漸進(jìn)成形 件的生?是 常o要。 ? 件 度的其 是使用 工具 者在金屬板? 使用部分 部模具。這個過程通常在 文獻(xiàn)中 為兩點漸進(jìn)成形[ 1 ]。不同的步驟在漸進(jìn)成形中狀態(tài)部分 圖1所示。 2.增量成形 具路徑策略 工具路徑有顯著??的是 度， 面粗糙度，加工?ˇ和 度變化。 ?， 具 的生成在漸進(jìn)成形（ISF）是一個o要的步驟。三 不同的 在文獻(xiàn)中（i）已被用 為 ISF生成各 的 具路徑并且商業(yè)使用計算機(jī)的 具路徑生成?輔助制造（CAM）軟件， （ii） 具位置（CL）為基礎(chǔ)的 ，?（iii） 具接觸（CC）為基礎(chǔ)的 [ 3 ]。商業(yè) CAM軟件為加工 用 供不同的 具路徑。其中一個 具路徑是 合ISF 用 的 具 路徑。在 的 具路徑， 具的?作在一個平面′開始直到它達(dá)到其初始點。 后它 指 定的步驟 度垂直向???。在到達(dá)?一平面工具繼續(xù) 同一 向運?。這過程一直繼續(xù)? 去，直到完成??形成。 的 具路徑可??生”?復(fù)雜的??形狀，但它?生的疤痕的 面的一部分。這 疤痕可?在o要組成部分′不被允許。 而，它可?通過 ?到一 收 斂的 面 '形狀的“?使疤痕最小化。 圖1 不同的步驟?形成漸進(jìn)成形 件 從?′觀點看，螺旋 具路徑是更 合ISF。這 螺旋 具路徑使 件 面減小疤痕并 且?生 細(xì)化。在螺旋 具路徑 具'“?前進(jìn)的同?保持'垂直 向逐漸螺旋前進(jìn)（ 度 向）。一個周期′的一個點′到對 點的距離是恒定的和等 步 度。在CAM軟件工 具路徑??僅僅對螺旋a對 物體有效。為￡克服這個問題Skjoedt et.等 4 ] ￡一 ，將螺旋 具路徑和 具路徑分開 。這程序會生成具有”???形狀的螺旋 具路徑 的 具路徑。 剖面螺旋 具路徑， 圖2所示。 圖2.常見的路徑用 ISF（一） 的 具路徑 （b）螺旋 具路徑 Jadhav[ 5 ]已觀察到的扭 和 弱部分￠用螺旋 具路徑的形成。為￡解決這個問題， 一個雙向的 的 具路徑已 議。這個工具的路徑是與 的 具路徑相似的除￡在隨后 的每一周期的工具的變化運?的 向有所不同。這最大限度地減少扭 和 ? 具 所形 成的組件的?? 度。 而，它可?無 在”?‰ ? ?的疤痕標(biāo)記到不o要的地區(qū)。 還 ￡雙向 的 具路徑與分?式增量，這 并?有 括商業(yè)CAM軟件 的¨?。 圖3.示 圖（a）雙向 具 （b）雙向 具路徑與分?式增量 在雙向的 具路徑，行?到?一個周期前， 具完成一個周期和四分之一的 具路徑 的周期是相加的。這 的工具，從一個周期變化到另一個周期的位置會發(fā)生變化，另外疤痕 標(biāo)記在部分部分??是不可見的。?外，通過這 做，成形 分?在'“?的??并且 ?夠 ? 件的?? 度。雙向 具路徑和無分?式增值是圖3所示。 Blaga等 [ 2 ]對ISF研究￡ 的 具路徑的??，螺旋 具路徑和 具的徑向 變 路徑相對分?，相對細(xì)化和 量。 們觀察到 變分?和較`的 變螺旋 具路徑遠(yuǎn)超 其 具路徑值。在無”?地 的峰和谷 ?與螺旋 具路徑更 。Silvia等 【6】觀察到 在多級ISF中， 具的運?（向′ 向?）對垂直的發(fā)聲 形件 度分?和可行currency1的o要 ??。一 研究者[ 7 ] 將 具路徑作為一個變量??使 化的 具路徑變 。通過?? 合 的 具 可? ?材料的成形currency1。Mohamed Azaouzi and Lebaal [ 8 ]￠用? 面 和 序 ?有 模擬將螺旋 具路徑 化。 們的 的是要減少受到的工具在允許 在部分細(xì)化的 。大多數(shù)的研究者使用漸進(jìn)成形的商業(yè)CAM軟件 的加工 具路徑研究 增量成形。從STL文件看 ，為￡?生 具路徑的具體增量[3,9]形成而做 的 。Rajiv Malhotra等 [ 10 ] ￡一 通過 到指定的所需的?? 度和指定的 貝?度而 減少形成的?ˇ，最大的制 生成在對 和 對 的部分變步— 度 ?螺旋 具 路徑。Rauch等 [ 11 ] ￡一 ?成形 件的 度的 具路徑生成的 。這 的 的過程數(shù) 的 具路徑的一部分的制造過程。工具路徑通過使用數(shù)控數(shù) 進(jìn)行進(jìn)行 。這 ?！暝跐u進(jìn)成形?度的 currency1。 3. 對數(shù)值模擬得到的 入文件 在數(shù)值模擬中的一 的金屬板材成形過程的不同步驟 圖4所示。同 的步驟 用 ISF的 數(shù)值模擬。但與ISF 具路徑的定義 常復(fù)雜相 ，其它板材成形 作 單。在 的 拉 沖壓工具路徑是一 的， ?沖壓/工具??的是同一個 向。在旋 的 具路徑將具 有周期是 的 數(shù)的‰ ?， ? 有對 的部分可?通過這個過程。 而，增量成形 是通過?續(xù)三 運?形成的。通過不同的程序，在2￠中解￡￡?生這 具路徑。工具路 徑的位置?生 ， 括工具中?點的￥currency1（G01）和?§currency1'（G02 / G03）。?§currency1' 可? ?“ ??“（G02（G03））。 工具是??的直￥路徑，它被 示為G01隨后 部分程序的 標(biāo)點。 工具是??的?形路徑，它被 示為G02 / G03 遵循 標(biāo)點? 標(biāo)和?§fi徑。 圖4.在成形過程有限 模擬的步驟 通過￠用CAM軟件 不? 在數(shù)值模擬軟件工具路徑′ 入生成的部分程序。數(shù)值 仿真 具路徑 在的位置隨?ˇ的定義，?度與?ˇ 加?度與?ˇ。在這一部分中 ￡ 一 是將程序的一部分，在位置隨?ˇ的數(shù) ，? 供對漸進(jìn)成形過程數(shù)值模擬的 入文件。一個?￥的數(shù)控程序的一部分， 圖5所示。 圖5.一個?￥的數(shù)控程序的一部分 ￥currency1currency1值fifl分 ，而?§currency1'， 具中?點必須通過旋 在中?點的CAM軟件生 成的，這似–是不可?分 到的工具。 ?在這ˉ研究中，循??分為??的允許· 的￥ currency1?。工具路徑漸進(jìn)成形一 很—，很 做到位置和?ˇ計算??。所?在這ˉ研究中，使 用通過使用CAM軟件生成的Python去生成 件程序? 文件。這個? 文件是NX5具有 ￥currency1值??， 具的位置?標(biāo)和fi徑§。這個? 文件作為 入到MATLAB的生成位置和 ?ˇ數(shù) 。 NX5”?行的一個?一個的被MATLAB程序…‰。 一個 的?值行決定它是 是currency1值 是￥currency1的， ?“ ??“?§currency1'。￥currency1currency1值距離D之ˇ的兩個點 和 計算 程（1） （1） ?§currency1'，?§的中?是由兩個 定的指 點 定的。在?§currency1'′ 有X Y? 標(biāo) 兩者`同′變。Z?標(biāo)保持不變的‰ ?，這兩個 定的?點，有兩 可?的§。一個 對 的 ?“?§currency1'和其 對 ??“currency1'。 ?，中?可 變化 義′的currency1值 定。 ? ，在圖6所示（一）。有兩個§具有相同的?點 但相對 中?，一個是 ?“和?? “。?′的?續(xù)點￠用由 程 ?的 數(shù) 程計算（2）。 （2） 圖7.該 入文件生成到CAE ˉ程圖 （x0，y0）是?§的中?，r是?的fi徑，θi在??“觀?x˙a的¨度，δθ是¨增量計算 式（3）和n是 ?fi許?·數(shù)。 （ ） 圖6.（一）的示 圖顯示相同的端點和不同的兩個?§的中? （b）?§區(qū) Θf是xa與?§?點的¨。分度§?為直￥?數(shù)的 是顯示在圖6（b）。每個￥?的—度 可?用計算 式（1）。?ˇ的每??ˇ是通過距離計算（D）—?工具的平 ?度（V）計 算得 。圖7顯示在ISF中由CAM軟件生成的數(shù)值模擬 入文件生成的使用部分程序ˉ程 圖。 4. 與 個不同的??形狀被用 所 的 的實 。 一個是，平 的 面部分（金 ）， 個是 面的一部分（ ）， 三個部分的 面和平面 面和 四個 對 ??。對?? 進(jìn)行￡??，從而驗 ￡各 ??圖形的 。不同 件的??形狀，?生的 具路徑 圖8和圖9分 顯示。 圖8。用 ? 所 的 的??形狀（一）金 ，（b） ，（C）部分與 面和平面 的對 部分的??形狀，（D）。 圖9。示 圖（a） 具 （b）使用 議的 生成 具路徑。 4.1通過數(shù)值模擬? 通過所?生的?ˉ的 和MATLAB的開發(fā)實 的位置隨?ˇ變化的數(shù) 的工具是作 為 入 定的LS DYNA軟件模擬￡金屬板料漸進(jìn)成形。 的定義是一個變形體和 單 ? 。沖fl被定義為一個acurrency1體和?狀 。 是'其“?的 定。兩個?? 圖 8所示（C）和8（D）的??數(shù)值模擬。變形形狀?的模擬在LS DYNA中的模擬圖示 圖 10（a）和10（b）分 。顯而fl見的，從圖10數(shù)值的工具路徑的定義 前的仿真很成¨。 圖10。變形形狀的示 圖（a） 對 的部分 （b）部分與 面和平面的 面。 4.2.實驗工作 為￡對使用CAM軟件生成的 件程序驗 ，圖8所示進(jìn)行（d）在 的基礎(chǔ)′ 對數(shù)控??進(jìn)行漸進(jìn)成形實驗。圖11（a）顯示實驗?置，11（b）顯示￡fi球fl工具和 11（c）顯示的組成部分。超 沖（EDD）250 mmx250 mmx1o 大小保持在?具 圖11(a) 所示的 。圖11(b) 示 一個fi球形的fl工具直徑為10o 。該工具是用EN 36 通過 60HRC ?。 ?具??在數(shù)控??工作 。沖fl 隨指定的路徑對每部分程序和變形的 材的漸進(jìn)，直到達(dá)到最? 度。對成形 后得到的部分的形狀顯示在圖11（c）。 圖11。（一）?具示 圖 （b）形成的工具，用 數(shù)控ISF （C）的組成部 分。 5. 從圖9和10，顯而fl見的是，所 的 可?通過￠ 直接從數(shù)控程序直接生 成?合要 的 具路徑的數(shù)值模擬。程序的¨?是用不同的數(shù)值仿真驗 軟件 的??形狀， LS DYNA??通過實?增量成形實驗。在所有的‰ ?，所 的 ?夠?生· 的 ??并對 度要 的 具路徑的定義。 文獻(xiàn) [1] Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., Duflou, J., & Allwood, J. 2005. Asymmetric single point incremental forming of sheet metal. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 54(2), p.88-11. [2]Blaga, A., Bologa, O., Oleksik, V., & Breaz, R. 2011. Influence of tool path on main strains, thickness reduction and forces in single point incremental forming process. Proceedings in Manufacturing Systems, 6(4), p.191-196. [3] Li, M., Zhang, L. C., Mo, J. H., & Lu, Y. 2012. Tool-path generation for sheet metal incremental forming based on STL model with defects. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 63(5-8), p.535-547. [4] Skjoedt, M., Hancock, M. H., and Bay, N., 2007. Creating 3D Spiral Tool Paths for Single Point Incremental Forming, Key Eng. Mater., 344 , p. 583–590. [5] Jadhav, S, 2004. Basic Investigations of the Incremental Sheet metal Forming Process on a CNC Milling Machine. Doctorate Thesis, University of Dortmund, Germany. [6] Silva, M. B., Skjoedt, M., Bay, N., & Martins, P. A. F. 2009. Formalibity in multistage single point incremental forming. 7th EUROMECH Solid Mechanics Conference, Lisbon, Portugal. [7] Manco, L., Filice, L., & Ambrogio, G. 2011. Analysis of the thickness distribution varying tool trajectory in single-point incremental forming.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 225(3), p.348-356. [8] Azaouzi, M., & Lebaal, N. 2012. Tool path optimization for single point incremental sheet forming using response surface method. Simulation Modelling Practice and Theory, 24, p.49-58. [9] Jie, L., Jianhua, M., & Shuhuai, H. 2004. Sheet metal dieless forming and its tool path generation based on STL files. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 23(9-10), p.696-699. [10] Malhotra, R., Reddy, N. V., & Jian, C. 2010. Automatic 3D spiral toolpath generation for single point incremental forming. Journal of manufacturing science and engineering, 132(6). [11] Rauch, M., Hascoet, J. Y., Hamann, J. C., & Plenel, Y. 2009. Tool path programming optimization for incremental sheet forming applications.Computer-Aided Design, 41(12), p.877- 885.