[發(fā)明專利]復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法

有效

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• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111375666B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 韓星會;華林;胡亞雄
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;G06F30/17
• 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

1.一種復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，其特征在于，將毛坯置于凹模中，通過輾壓模成形復雜帶筋曲面構件，包括以下步驟：

S1、毛坯設計：所述毛坯為平面板料，其形狀與待成形復雜帶筋曲面構件外輪廓形狀一致，且其外輪廓尺寸大于復雜帶筋曲面構件外輪廓尺寸；

S2、輾壓模錐角設計：所述輾壓模為錐體，其錐角由公式(1)確定：

式中：α是旋轉角，復雜帶筋曲面構件繞轉動軸旋轉α角后的幾何形狀和旋轉前完全重合；m₀是正整數(shù)，并且m₀需要滿足條件保證徑軸向空間包絡成形結束后，輾壓模在退出過程中不和復雜帶筋曲面構件的筋板發(fā)生干涉；

S3、徑軸向包絡輾壓中心O′確定：徑軸向包絡輾壓中心O′是復雜帶筋曲面構件的轉動軸和輾壓模軸線的交點，距離復雜帶筋曲面構件底板上表面的垂直距離為h；

S4、輾壓模形狀設計：輾壓模是由多個凸臺組成的錐體，凸臺頂部用來成形構件曲面底板，凸臺之間的間隙用來成形構件復雜筋板；輾壓模幾何形狀按公式(2)設計；

式中：坐標系z軸為復雜帶筋曲面構件轉動軸，坐標原點O為z軸和復雜帶筋曲面構件底板上表面交點，ρOθ平面為經(jīng)過坐標原點并垂直z軸的平面；(ρ,θ,z)為復雜帶筋曲面構件表面任意點的極坐標，(ρ′,θ′,z′)為錐形輾壓模對應點的極坐標；

S5、徑軸向包絡輾壓初始階段：將加熱后的毛坯放入預熱的凹模上方，凹模帶動毛坯繞自身軸線以轉速n₁做勻速旋轉運動，錐形輾壓模位于凹模一側，其繞自身軸線以轉速n₂做勻速旋轉運動，同時可沿凹模軸線做上下直線運動，沿凹模徑向做水平直線運動；凹模軸線和輾壓模軸線位于同一平面內；預熱的錐形輾壓模從凹模外側移動到毛坯上方指定位置，此時徑軸向包絡輾壓中心O′位于點O″位置，點O″的坐標(ρ₀,θ₀,H)由公式(3)設計；

式中，δ是縱向筋板與水平面的夾角；

S6、徑軸向包絡輾壓成形階段：輾壓模以較快速度v₁沿方向運動向凹?？拷?，在輾壓模和凹模的共同作用下，毛坯首先發(fā)生彎曲變形，毛坯下表面逐漸和凹模型腔貼合，該過程中毛坯厚度變化較小，曲率逐漸增大；當毛坯和凹模型腔完全貼合后，輾壓模以較慢速度v₂沿方向運動繼續(xù)向凹?？拷?，毛坯金屬軸向減薄、徑向流動充填輾壓模各凸臺之間的間隙形成筋板；

S7、徑軸向包絡輾壓成形結束階段：成形結束后，輾壓模和凹模停止轉動，輾壓模沿方向以速度v₃遠離凹模，直至輾壓模在構件頂面以上，隨后輾壓模沿徑向退出至凹模外側；

S8、構件頂出：在凹模底部布置多個頂料桿，頂料桿向上運動，將構件頂出凹模型腔。

2.根據(jù)權利要求1所述的復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，其特征在于，輾壓模和凹模轉動方向相同，且兩者的轉速滿足公式(4)：

3.根據(jù)權利要求1所述的復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，其特征在于，所述輾壓模的進給速度v₁和v₂由公式(5)確定，確保復雜帶筋曲面構件的橫縱筋不發(fā)生錯位；

式中：b₀是毛坯厚度，b是構件底板厚度，m₁和m₂是正整數(shù)。

4.根據(jù)權利要求1所述的復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，其特征在于，成形結束后，為保證輾壓模在退出過程中不和復雜帶筋曲面構件發(fā)生干涉，輾壓模退出運動由水平和豎直兩個運動合成，其水平速度v_ρ和豎直速度v_z由公式(6)確定，運動方向為

5.根據(jù)權利要求1所述的復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，其特征在于，所述頂料桿位于構件橫縱筋交叉處。