一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法

1.本发明属于智能制造技术领域，特别是涉及一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法。


背景技术：

2.锻造生产在国民经济中占有极其重要的地位，各制造业领域，如汽车、冶金、机床和航空航天等工业部门，许多重要的零部件首先需要采用锻造成形工艺制造出成品或半成品。模锻是锻造生产中的主要工艺，其具有生产效率高，锻件尺寸稳定，材料利用率高等优点。随着全球化竞争的日益加剧，低成本、高质量和高效率是现代制造业在竞争中取胜的关键因素，如何高效率、低成本地设计制造这些模具是锻造成形领域最为关心的问题。众所周知，工艺及模具的设计的优劣直接影响最终锻件质量、成本、生产效率和模具的寿命。然而，模锻工艺和模具设计是知识和经验密集型的复杂过程。在模具设计过程中，需要查阅大量的设计手册进行大量的尺寸计算才能敲定最终模具的尺寸，无疑这将增加产品的开发制造成本，影响企业竞争力。
3.锻件的拔模斜度设计影响着锻件的顶出和锻件的机加工余量，是锻件设计中非常重要的一环，一般根据设计人员的经验进行选取。由于设计人员经验不同，导致拔模斜度的设计出现较大的差异性，而且对于复杂锻件，其需要导拔模斜度的直边段可能非常多，每个直边段都需要进行拔模斜度选取，因此是一项非常耗时的设计工作。对于锻件设计工艺人员，迫切需要一种能高效识别锻件直边段并根据拟定好的设计规则在锻件上自动导出拔模斜度的方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法,以解决目前轮毂锻件拔模斜度设计过度依赖设计人员经验，拔模斜度设计差异化程度较大和拔模斜度的绘制效率低下的问题。
5.1.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，锻件内设有万向节内孔，该方法包括以下步骤：
6.步骤1：识别锻件中心线一侧所有线型，放入一个总线型集合中；
7.步骤2：根据分模面设计规则找到分模面线型并分模，然后将线型从总线型集合中移除；
8.步骤3：根据输入的轮毂锻件万向节内孔坐标点集合，判断内孔形式，找到内孔线型后将线型从总线型集合中移除；
9.步骤4：对集合中的线型进行上模和下模的区分，所有上模线型按照排序算法首尾相接存入定义的上模线型集合中，所有下模线型首尾相接放入下模线型集合中；
10.步骤5：根据拔模斜度的设计规则对需要拔模的线型进行拔模斜度设计，然后通过中心线将一侧线型对称到另一侧，完成锻件拔模斜度。
11.更进一步的，所述分模面线型包括分模面上模线型和分模面下模线型，步骤2中找到满足分模面设计规则的线型后，将分模面线型分为分模面上模线型和分模面下模线型。
12.更进一步的，所述分模面线型通过打断的方式分为分模面上模线型和分模面下模线型。
13.更进一步的，所述万向节内孔分为四种形式，第一种内孔包括内孔上模斜边、内孔直边和内孔下模斜边，第二种内孔包括内孔直边和内孔下模线型，第三种内孔包括内孔上模斜边和内孔直边，第四种内孔包括内孔直边。
14.更进一步的，步骤4中的排序算法为以分模面上模线型和分模面下模线型为搜索的起始线型，在总线型集合中搜索到分别与分模面上模线型和分模面下模线型相连的线型，与分模面上模线型相连的为上模线型，与分模面下模线型相连的线型为下模线型，将相连线型从总线型集合中移除以后，以相连线型为搜索的起始线型进行搜索与其相连的线型。
15.更进一步的，步骤4中的排序算法首尾相接是通过搜索到的相连线型的起点和搜索起始线型的终点相等来实现的，首尾相接是一条线型的终点连接另一条线型的起点。
16.更进一步的，搜索到的相连线型的起点不和搜索起始线型的终点相同，调换搜索到的相连线型的起点和终点，实现线型的首尾相接。
17.更进一步的，步骤5中是根据锻件的宽高比h/b进行拔模斜度设计。
18.更进一步的，所述锻件的高度h值根据需要拔模的线型的起始点y坐标值与终止点y坐标值进行比较来确定，通过y值的比较，判断以拔模线型在上模或下模线型集合中的位置为起点，在集合中应向前搜索还是向后搜索不为水平线的线型，根据不为水平线的线型坐标和拔模线型的线型坐标，计算出b值。
19.更进一步的，所述锻件为回转体结构。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了轮毂锻件拔模斜度设计过度依赖设计人员经验，拔模斜度设计差异化程度较大和拔模斜度的绘制效率低下的问题。
附图说明
21.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1为本发明的轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法流程图；
23.图2为本发明所述的锻件示意图；
24.图3为本发明的轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法的步骤1和步骤2的流程图；
25.图4为本发明的轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法的步骤3的流程图；
26.图5为本发明的轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法的步骤4的流程图；
27.图6为本发明的轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法的步骤5的流程图；
28.图7为实施例轮毂锻件图；
29.图8为分模后的实施例轮毂锻件图；
30.图9为拔模斜度后的实施例轮毂锻件图。
31.1-中心线，2-左侧线型，3-分模面上模型面，4-分模面下模型面，5-内孔上模斜边，6-内孔直边，7-内孔下模斜边，8-万向节内孔。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.参见图1-9说明本实施方式，本实施例以回转体轮毂锻件为研究对象，考虑轮毂锻件的回转特性，因此只需要考虑cad图中锻件中心线的一侧线型，另一侧可在cad中利用中心线对称过去，锻件内设有万向节内孔8，锻件的尺寸h1为9mm，b1为7mm，h2为16mm，b2为13.73mm，h3为6.72mm，h4为11.72mm，h5为5mm，b3为8mm，h6为14mm，b4为7.88mm，h7为2.25mm，h8为9.25mm，b5为4mm，h9为10mm，b6为5mm，h10为30mm，b7为9mm，锻件需要导拔模斜度的线性为h1至h10，一种轮毂锻件的自动化设计方法，该方法包括以下步骤：
34.步骤1：提取图7中轮毂锻件中心线1左侧线型2放入集合leftobjectid中，另一侧线型可在设计完成后利用中心线进行对称完成，声明集合topleftid用于存储上模线型，bottomleftid用于存储下模线型，leftinnerid用于存储内孔线型；
35.步骤2：轮毂锻件设计中分模面选择规则设为选为锻件最大投影面积区域，且采用中心分模,根据上述规则，对线型进行筛选，选择leftobjectid集合中具有最小横坐标的垂线，此垂线为分模面，也就是图7中的h5，根据中心分模规则，将线型打断，从而将h5分为h11和h12，如图8所示。h11为分模面上模线型3长度为7mm，存储到集合topleftid中，h12为分模面下模线型4长度为7mm，存储到bottomleftid中，并将h5从集合leftobjectid中剔除，上述的步骤1和步骤2的流程图如图3所示；
36.步骤3：轮毂锻件万向节内孔8一共有四种形式，可根据innerleftpoint3d集合中点的数量以及布尔变量istop判断属于哪种内孔形式，当innerleftpoint3d集合中点的数量为4时，内孔为a1型，根据坐标点从集合leftobjectid依此找到内孔上模斜边5、内孔直边6和内孔下模斜边7，将线型依此加入集合leftinnerid中；当innerleftpoint3d集合中点的数量为3且istop为false时，内孔为a2型，根据坐标点从集合leftobjectid依此找到内孔直边6和内孔下模斜边7，将线型依此加入集合leftinnerid中；当innerleftpoint3d集合中点的数量为3且istop为true时，内孔为a3型，根据坐标点从集合leftobjectid依此找到内孔上模斜边5和内孔直边6，将线型依此加入集合leftinnerid中；当innerleftpoint3d集合中点的数量为2时，内孔为a4型，根据坐标点从集合leftobjectid找到内孔直边6，将线型加入集合leftinnerid中，输入万向节内孔8的坐标点集合innerleftpoint3d以及布尔变量istop，此时内孔点坐标为c和d，内孔没有斜边，因此istop为false，算法过程如图4所示，锻件的内孔形式为a4型，根据坐标点从集合leftobjectid找到内孔直边6，将线型加入集合leftinnerid中，再从集合leftobjectid中移除集合leftinnerid中的线型，；
37.步骤4：对leftobjectid中上模线型进行筛选排序使得上模线型按首尾相接的顺序排列在集合topleftid中，使用的排序算法如图5所示，对topleftid集合进行循环，开始时，topleftid集合只有刚加入的分模面上模线型3，通过对leftobjectid集合中线型进行循环，搜索能和分模面上模线型3终点相匹配的线型，如果有，继续判断搜索到的leftobjectid[j]的起点是否和分模面上的上模线型终点相等，如果相等，则将该匹配到的leftobjectid[j]加入topleftid中并将leftobjectid[j]从leftobject移除，如果不相等则将leftobjectid[j]的起点和终点进行互换，然后加入topleftid中并将从leftobject移
除，此时topleftid集合大小变为2，i为1因此将继续循环，如此循环下去，直至将分模面上模线型3完全找到并首尾相接的存储在集合topleftid，然后跳出循环；对于leftobjectid中下分模面下模线型4也是采用此种算法进行筛选排序使得下模线型按首尾相接的顺序排列在集合bottomleftid中；
[0038]
步骤5：考虑高宽比，设计锻件拔模斜度，拔模斜度设计规则如表1所示，算法过程如图6所示，对topleftid集合进行循环，找到为垂线的线型，判断线型topleftid[i]的起点y坐标是否大于其终点y坐标，如果大于，类似于图中的hr，此时hr等于topleftid[i]的起点y坐标减去其终点y坐标，要计算b值需要从hr位置往前寻找不为水平线的线型，也就是在集合topleftid中从i-1位置向前搜索找到不为水平线的topleftid[j]，此时b等于导拔模斜度线型topleftid[i]的起始点x坐标减去搜索到的topleftid[j]的终止点x坐标；当线型topleftid[i]的起点y坐标小于其终点y坐标时，类似于图中的h
l
，此时h
l
等于topleftid[i]的终点y坐标减去其起点y坐标，要计算b值需要从h
l
位置向后搜索找到不为水平线的topleftid[k]，b等于搜索到的topleftid[k]的起始点x坐标减去需导拔模斜度线型topleftid[i]的终止点x坐标，接着按照拔模斜度h/b规则选择拔模斜度并导出；下模线型也是采用此种算法进行拔模斜度h/b的计算并导出拔模斜度，h/b取值范围如下表：
[0039]
表1
[0040]
h/b≤1》1-3》3-4.5》4.5-6.5》6.5拔模斜度5
°7°
10
°
12
°
15
°
[0041]
根据上述算法，h1拔模斜度决定于h1/b1，，其比值为1.29，拔模斜度为7
°
，h2拔模斜度决定于h2/b1，其比值为2.29，拔模斜度为7
°
，其余线型拔模斜度分别为，h3是5
°
，h4是5
°
，h5是5
°
，h11是5
°
，h12是5
°
，h7是5
°
，h8是7
°
，h9是7
°
，h10是10
°
，最终通过中心线1对称将左边线型对称到右边，将锻件拔模斜度设计完成，导完拔模斜度的锻件如图9所示。
[0042]
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：锻件内设有万向节内孔(8)，该方法包括以下步骤：步骤1：识别锻件中心线一侧所有线型，放入一个总线型集合中；步骤2：根据分模面设计规则找到分模面线型并分模，然后将线型从总线型集合中移除；步骤3：根据输入的轮毂锻件万向节内孔(8)坐标点集合，判断内孔形式，找到内孔线型后将线型从总线型集合中移除；步骤4：对集合中的线型进行上模和下模的区分，所有上模线型按照排序算法首尾相接存入定义的上模线型集合中，所有下模线型首尾相接放入下模线型集合中；步骤5：根据拔模斜度的设计规则对需要拔模的线型进行拔模斜度设计，然后通过中心线(1)将一侧线型对称到另一侧，完成锻件拔模斜度。2.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：所述分模面线型包括分模面上模线型(3)和分模面下模线型(4)，步骤2中找到满足分模面设计规则的线型后，将分模面线型分为分模面上模线型(3)和分模面下模线型(4)。3.根据权利要求2所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：所述分模面线型通过打断的方式分为分模面上模线型(3)和分模面下模线型(4)。4.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：所述万向节内孔(8)分为四种形式，第一种内孔包括内孔上模斜边(5)、内孔直边(6)和内孔下模斜边(7)，第二种内孔包括内孔直边(6)和内孔下模线型(7)，第三种内孔包括内孔上模斜边(5)和内孔直边(6)，第四种内孔包括内孔直边(6)。5.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：步骤4中的排序算法为以分模面上模线型(3)和分模面下模线型(4)为搜索的起始线型，在总线型集合中搜索到分别与分模面上模线型(3)和分模面下模线型(4)相连的线型，与分模面上模线型(3)相连的为上模线型，与分模面下模线型(4)相连的线型为下模线型，将相连线型从总线型集合中移除以后，以相连线型为搜索的起始线型进行搜索与其相连的线型。6.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：步骤4中的排序算法首尾相接是通过搜索到的相连线型的起点和搜索起始线型的终点相等来实现的，首尾相接是一条线型的终点连接另一条线型的起点。7.根据权利要求6所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：搜索到的相连线型的起点不和搜索起始线型的终点相同，调换搜索到的相连线型的起点和终点，实现线型的首尾相接。8.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：步骤5中是根据锻件的宽高比h/b进行拔模斜度设计。9.根据权利要求8所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：所述锻件的高度h值根据需要拔模的线型的起始点y坐标值与终止点y坐标值进行比较来确定，通过y值的比较，判断以拔模线型在上模或下模线型集合中的位置为起点，在集合中应向前搜索还是向后搜索不为水平线的线型，根据不为水平线的线型坐标和拔模线型的线型坐标，计算出b值。10.根据权利要求1所述的一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，其特征在于：所
述锻件为回转体结构。

技术总结
本发明提出了一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计方法，属于智能制造技术领域。解决了轮毂锻件拔模斜度设计过度依赖设计人员经验，拔模斜度设计差异化程度较大和拔模斜度的绘制效率低下的问题。它包括以下步骤：步骤1：识别锻件中心线一侧所有线型放入一个总线型集合中；步骤2：找到分模面线型并分模，然后将线型从总线型集合中移除；步骤3：判断内孔形式，找到内孔线型后将线型从总线型集合中移除；步骤4：对集合中的线型进行上模和下模的区分；步骤5：根据拔模斜度的设计规则对需要拔模的线型进行拔模斜度设计。它主要用于一种轮毂锻件拔模斜度的自动化设计。拔模斜度的自动化设计。拔模斜度的自动化设计。


技术研发人员：徐文臣 徐佳炜 单德彬 陈宇 徐振海
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2023/8/28