[發明專利]等厚度曲面的連續輥壓成形方法

有效

• 申請號: 201410723072.9
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104438493A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 蔡中義;吳皓;楊振;崔如坤;胡維學;胡志清
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B21D5/14
• 分類號: B21D5/14
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

1.一種等厚度曲面的連續輥壓成形方法，板料(1)經過凸或凹形工作輥的兩道次連續輥壓，成形出等厚度的三維曲面零件(2)，其特征在于，等厚度曲面的連續輥壓成形方法的具體步驟如下：

步驟1：提取待成形的三維曲面零件(2)的曲面，即待成形曲面的幾何方程z＝S(x,y)，計算出待成形曲面的縱向曲率ρ_l(y)，提取出待成形曲面的橫截面曲線g(x)；其中的x-坐標軸與工作輥軸線方向，即橫向一致，并沿著待成形曲面的一個主曲率方向；y-坐標軸與板料的進給方向，即縱向一致，并沿著待成形件曲面的另一個主曲率方向；z-坐標軸沿著待成形件曲面的高度方向；

步驟2：根據待成形曲面的縱向曲率ρ_l(y)及橫截面曲線g(x)，確定出用于第一道輥壓成形的上工作輥Ⅰ(3)和下工作輥Ⅰ(4)的凹形輪廓，或上工作輥Ⅲ(10)和下工作輥Ⅲ(11)的凸形輪廓，決定第一道輥壓成形上工作輥輪廓的上輥輥形曲面Ⅰ(5)或上輥輥形曲面Ⅲ(14)的計算公式為：

y1T={R-12[g(x*)-g(x)ρl(y)H+h]}sinyRz1T=(1-cosyR)R+12[g(x*)-g(x)ρl(y)H+h]cosyR---(1)]]>

決定第一道輥壓成形的下工作輥輪廓的下輥輥形曲面Ⅰ(6)或下輥輥形曲面Ⅲ(15)的計算公式為：

y1B={R-12[g(x*)-g(x)ρl(y)H+h]}sinyRz1B=(cosyR-1)R-12[g(x*)-g(x)ρl(y)H+h]cosyR---(2)]]>

其中與分別為第一道輥壓成形時上工作輥的上輥輥形曲面Ⅰ(5)與下工作輥的下輥輥形曲面Ⅰ(6)，或上工作輥的上輥輥形曲面Ⅲ(14)與下工作輥的下輥輥形曲面Ⅲ(15)上一點的y-坐標與z-坐標；H為板料(1)的初始厚度，h為成形曲面零件(2)的厚度；R為工作輥的工作半徑，即上下工作輥中心距的一半；g(x)為成形曲面在縱向坐標為y處的橫截面曲線；當采用上工作輥Ⅰ(3)和下工作輥Ⅰ(4)成形縱曲率與橫曲率同向的凸曲面零件時，g(x^*)為橫截面曲線g(x)上的z-坐標的最大值；當采用上工作輥Ⅲ(10)和下工作輥Ⅲ(11)成形縱曲率與橫曲率反向的鞍曲面零件時，g(x^*)為橫截面曲線g(x)上的z-坐標的最小值；

步驟3：根據公式(1)、(2)確定的輥形曲面來設計第一道輥壓成形的上工作輥Ⅰ(3)與下工作輥I(4)，或上工作輥Ⅲ(10)與下工作輥Ⅲ(11)，使工作輥在轉動過程中在上下輥之間形成沿橫向平直的變間隙輥縫Ⅰ(12)或變間隙輥縫Ⅲ(13)，板料(1)經過第一道次輥壓后成為變厚度的預成形平板(7)；

步驟4：根據待成形曲面的橫截面曲線g(x)，確定第二道輥壓成形的上工作輥Ⅱ(8)與下工作輥Ⅱ(9)的凸、凹形輪廓；決定第二道輥壓成形上工作輥輪廓的上輥輥形曲面Ⅱ(16)的計算公式為：

x2T(x,y)=x-12hsinαy2T(x,y)=[R-g(x)-12hcosα]sinyRz2T(x,y)=(1-cosyR)R+[g(x)+12hcosα]cosyR---(3)]]>

決定第二道輥壓成形下工作輥輪廓的下輥輥形曲面Ⅱ(17)的計算公式為：

x2B(x,y)=x+12hsinαy2B(x,y)=[R-g(x)+12hcosα]sinyRz2B(x,y)=(1-cosyR)R+[g(x)-12hcosα]cosyR---(4)]]>

其中與分別為第二道輥壓成形時上工作輥的上輥輥形曲面Ⅱ(16)與下工作輥的下輥輥形曲面Ⅱ(17)上一點的x-坐標、y-坐標及z-坐標，α為橫截面曲線g(x)的法向傾角，并且α＝arctg[dg(x)/dx]；

步驟5：根據公式(3)、(4)確定的輥形曲面來設計第二道輥壓成形的上工作輥Ⅱ(8)與下工作輥Ⅱ(9)，使工作輥在轉動過程中在上下輥之間形成沿橫向呈弧形的等間隙輥縫Ⅱ(18)，經過第一道輥壓成形的變厚度的預成形平板(7)通過上工作輥Ⅱ(8)與下工作輥Ⅱ(9)的第二次輥壓后成為等厚度的三維曲面零件(2)。