[發(fā)明專利]用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法

有效

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• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110479839B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓星會;華林;馮瑋;彭露
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;B21D51/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法，包括以下步驟：確定薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形包絡(luò)輥設(shè)計(jì)原理；建立三維直角坐標(biāo)系；通過線速度相等基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算包絡(luò)輥與目標(biāo)構(gòu)件間轉(zhuǎn)速比，并提出線速度相等基準(zhǔn)點(diǎn)約束條件；確定包絡(luò)輥與目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法，可實(shí)現(xiàn)任意目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形包絡(luò)輥高效設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄壁高筋筒形構(gòu)件成形制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天、石油化工、武器裝備等快速發(fā)展，薄壁高筋筒形構(gòu)件應(yīng)用極為廣泛，其制造精度、性能對飛機(jī)等高端裝備整體性能有重要影響。由于薄壁高筋筒形存在構(gòu)件壁薄、筋高、截面復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)環(huán)件輾擴(kuò)等工藝難以制造此類零件。目前制造方法主要是鑄造、焊接、切削加工等。鑄造得到構(gòu)件晶粒粗大、組織不細(xì)密，力學(xué)性能差，難以滿足高性能薄壁高筋筒形構(gòu)件使用要求。焊接成形不能制造整體薄壁高筋筒形構(gòu)件，從而削弱了薄壁高筋筒形構(gòu)件承載能力。切削加工材料利用率低、效率低，且會破壞金屬流線完整性，無法制造優(yōu)質(zhì)薄壁高筋筒形構(gòu)件。因此如何高性能、高效率、低成本制造薄壁高筋筒形構(gòu)件已經(jīng)成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)問題之一。

包絡(luò)成形可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非回轉(zhuǎn)構(gòu)件連續(xù)局部回轉(zhuǎn)塑性成形，具有構(gòu)件性能好、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，是薄壁高筋筒形構(gòu)件先進(jìn)制造技術(shù)。薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形過程中，包絡(luò)輥精確設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形的關(guān)鍵。目前，還沒有關(guān)于薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形包絡(luò)輥精確設(shè)計(jì)的報(bào)道，包絡(luò)輥的設(shè)計(jì)參數(shù)無法科學(xué)、高效的獲取。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法，可實(shí)現(xiàn)任意目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件包絡(luò)輾壓成形包絡(luò)輥高效設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種用于成形薄壁高筋筒形構(gòu)件的包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法，所述包絡(luò)輥為帶型腔的圓柱體，包絡(luò)輥的軸線與目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件軸線平行，包絡(luò)輥與目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件均做主動勻速轉(zhuǎn)動并形成包絡(luò)關(guān)系，目標(biāo)筒形構(gòu)件高筋由包絡(luò)輥型腔包絡(luò)成形；包絡(luò)輥參數(shù)獲取方法包括：

以目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件軸線上一點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，O點(diǎn)所在的目標(biāo)構(gòu)件橫截面為xOy面，O點(diǎn)與包絡(luò)輥軸線上點(diǎn)O₁水平連線為x軸，目標(biāo)構(gòu)件軸線為z軸，建立xOy-z直角坐標(biāo)系；

選取包絡(luò)輥與目標(biāo)構(gòu)件接觸區(qū)域上一點(diǎn)A(x₁，y₁)，目標(biāo)構(gòu)件轉(zhuǎn)速ω₁與包絡(luò)輥轉(zhuǎn)速ω₂比值為：

式(1)中，a為O₁、O間距離；

線速度相等基準(zhǔn)點(diǎn)A選取約束條件為：

式(2)中，b為目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件縱筋數(shù)，t取正整數(shù)；

目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件上任意一點(diǎn)坐標(biāo)(x₂，y₂，z₂)和包絡(luò)輥上對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)(x₃，y₃，z₃)之間滿足以下公式：

上述方案中，目標(biāo)薄壁高筋筒形構(gòu)件上任意一點(diǎn)坐標(biāo)(x₂，y₂，z₂)和包絡(luò)輥上對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)(x₃，y₃，z₃)之間的對應(yīng)關(guān)系，即公式(3)的獲取方法如下：