[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010092271.X
• 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

本發(fā)明涉及復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，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；S3、徑軸向包絡輾壓中心O′確定；S4、輾壓模形狀設計；S5、徑軸向包絡輾壓初始階段；S6、徑軸向包絡輾壓成形階段；S7、徑軸向包絡輾壓成形結束階段；S7、徑軸向包絡輾壓成形結束階段；S8、構件頂出。本發(fā)明通過徑軸向包絡輾壓成形方法制造的復雜帶筋曲面構件，構件回彈減小，成形精度高，有效解決了傳統(tǒng)切削加工回彈大的難題。

技術領域

本發(fā)明涉及復雜帶筋曲面構件制造技術領域，更具體地說，涉及一種復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法。

背景技術

復雜帶筋曲面構件廣泛用于制造火箭、飛機艙體、儲箱箱體等，其力學性能直接影響艙體、箱體的承載能力和服役壽命。目前復雜帶筋曲面構件的制造方法有兩種。一種是切削加工方法，即將坯料切削成復雜帶筋曲面構件，該方法材料利用率低，制造周期長，并且制造過程中構件的金屬流線被切斷，降低構件力學性能，影響艙體和箱體的服役壽命。另一種是將切削的復雜帶筋平面構件彎曲成曲面構件，該方法彎曲工藝復雜，構件回彈嚴重，筋板精度難以保證，并且筋板易于失穩(wěn)甚至折斷，且筋板和底板容易產生應力集中，嚴重影響構件可靠性和服役壽命。綜上，現(xiàn)有制造方法不能滿足復雜帶筋曲面構件高性能、高效率、低成本制造要求，復雜帶筋曲面構件高性能、高效率、低成本制造技術已成為國際重大裝備制造技術研究的前沿。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種成形精度高、工件性能優(yōu)異、制造效率高的復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種復雜帶筋曲面構件徑軸向包絡輾壓成形方法，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；