[發(fā)明專利]橢圓形截面零件的旋壓成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010627711.7
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112045024B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王佰超;劉育良;張澧桐;王德民;顧朋;劉夏;朱晶玉;王鑫;王俊;張洪明;張旭忠;張欣龍;郭曉旭
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;G06F17/11
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

1.橢圓形截面零件的旋壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將待加工的圓筒狀毛坯料同軸安裝在旋壓機的主軸上，將兩個旋輪(2)圓周均布安裝在輪盤(1)上，使輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與主軸軸線徑向距離l_x滿足公式(一)的要求：

l_x＝l₁+r+r₀ (一)

其中：

l1為輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與旋輪(2)圓心之間的徑向距離；

r為旋輪的半徑；

r0為圓筒狀毛坯料的截面半徑，且r0a，a為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的橢圓截面半長軸尺寸；

步驟二：啟動主軸及輪盤(1)，分別帶動待加工的圓筒狀毛坯料及旋輪(2)旋轉(zhuǎn)，使待加工的圓筒狀毛坯料旋轉(zhuǎn)一周時，輪盤(1)也旋轉(zhuǎn)一周；將待加工的圓筒狀毛坯料旋轉(zhuǎn)的一周平均分為兩個周期，每個周期包括加工接觸階段和空轉(zhuǎn)階段，兩個周期內(nèi)的機構(gòu)運動規(guī)律相同，每個周期內(nèi)的機構(gòu)運動規(guī)律具體為；

在每個周期的加工接觸階段中，主軸旋離水平位置初始位置的角度值β與輪盤(1)旋離水平位置的角度值α滿足公式(二)、(三)、(四)、(五)和(六)的關(guān)系：

(l₁·sinα-r·sinθ)²+(b+l₁+r-l₁·cosα-r·cosθ)²＝(a·cos∠1)²+(b·sin∠1)²(二)

其中：

l₁為輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與旋輪(2)圓心之間的徑向距離；

r為旋輪(2)半徑；

a為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的橢圓截面半長軸尺寸；

b為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的橢圓截面半短軸尺寸；

α為輪盤(1)旋離水平位置的角度值；

β為主軸旋離水平位置初始位置的角度值；

θ為旋輪(2)中心與切點連線同水平線的夾角；

∠1為旋輪(2)與橢圓交點相對于橢圓形成的離心角；

∠2為待加工的圓筒狀毛坯料和旋輪(2)的切點與待加工的圓筒狀毛坯料中心連線同水平線的夾角；

∠3為旋輪(2)和橢圓交點與橢圓中心的連線與橢圓長軸所在直線的夾角；

在每個周期的空轉(zhuǎn)階段中，輪盤(1)與待加工的圓筒狀毛坯料保持勻速旋轉(zhuǎn)；此時輪盤(1)轉(zhuǎn)速ω_α與主軸轉(zhuǎn)速ω_β關(guān)系遵循公式(七)：

α′與β′的值由公式(八)和(九)確定：

加工接觸階段與空轉(zhuǎn)階段的臨界狀態(tài)

當(dāng)α＝α′，β＝β′時，旋輪(2)與待加工的圓筒狀毛坯料處于加工接觸階段與空轉(zhuǎn)階段的交界處；

當(dāng)α＜α′，β＜β′時，旋輪(2)與待加工的圓筒狀毛坯料處于加工接觸階段；

當(dāng)α＞α′，β＞β′時，旋輪(2)與待加工的圓筒狀毛坯料處于空轉(zhuǎn)階段；

步驟三：啟動輪盤(1)帶動旋輪(2)徑向進給，使輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與主軸軸線徑向距離l₀滿足公式(十)的要求：

l₀＝l₁+r+b (十)

其中：l₁為輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與旋輪(2)圓心之間的徑向距離；

r為旋輪(2)的半徑；

b為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的橢圓截面半短軸尺寸；

步驟四：將輪盤(1)在主軸方向上進給x，進行下一個圓周的加工，其中：

當(dāng)預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)拔模角度γ＝0時，輪盤(1)進給軌跡與主軸平行；此時預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)截面的半長軸尺寸a'和半短軸尺寸b'與步驟二中的半長軸尺寸a和半短軸尺寸b相同，采用步驟二中的機構(gòu)運動規(guī)律進行旋壓加工；

當(dāng)預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)拔模角度γ≠0時，輪盤(1)按照預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)邊緣沿與主軸成γ角進給；通過公式(十一)和(十二)計算此時預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)截面的半長軸尺寸a'和半短軸尺寸b'，將a'替換步驟二中的a，將b'替換步驟二中的b，采用步驟二中的機構(gòu)運動規(guī)律進行旋壓加工；

a'＝a·[1-x·tan(γ)] (十一)

b'＝b·[1-x·tan(γ)] (十二)

步驟五：重復(fù)步驟四完成預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)從邊長最大截面到最小截面的加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓形截面零件的旋壓成形方法，其特征在于，步驟一中所述的輪盤(1)回轉(zhuǎn)中心與旋輪(2)圓心之間的徑向距離l₁滿足以下要求：

l₁大于特定值l₁′，l₁′根據(jù)公式(十三)計算獲得：

其中：

r為旋輪(2)半徑；

a_max為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的最大橢圓截面半長軸尺寸；

b_max為預(yù)加工成形的截面為橢圓形的零件(3)的最大橢圓截面半短軸尺寸。