[发明专利]用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法

说明书

本发明涉及本发明涉及一种用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法，包括以下步骤：确定薄壁高筋筒形构件包络辗压成形包络辊设计原理；建立三维直角坐标系；通过线速度相等基准点计算包络辊与目标构件间转速比，并提出线速度相等基准点约束条件；确定包络辊与目标薄壁高筋筒形构件点对应关系。本发明用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法，可实现任意目标薄壁高筋筒形构件包络辗压成形包络辊高效设计，具有很强的通用性和实用性。

技术领域

本发明涉及薄壁高筋筒形构件成形制造领域，更具体地说，涉及一种用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法。

背景技术

随着航空航天、石油化工、武器装备等快速发展，薄壁高筋筒形构件应用极为广泛，其制造精度、性能对飞机等高端装备整体性能有重要影响。由于薄壁高筋筒形存在构件壁薄、筋高、截面复杂等特点，传统环件辗扩等工艺难以制造此类零件。目前制造方法主要是铸造、焊接、切削加工等。铸造得到构件晶粒粗大、组织不细密，力学性能差，难以满足高性能薄壁高筋筒形构件使用要求。焊接成形不能制造整体薄壁高筋筒形构件，从而削弱了薄壁高筋筒形构件承载能力。切削加工材料利用率低、效率低，且会破坏金属流线完整性，无法制造优质薄壁高筋筒形构件。因此如何高性能、高效率、低成本制造薄壁高筋筒形构件已经成为该领域研究热点问题之一。

包络成形可以实现复杂非回转构件连续局部回转塑性成形，具有构件性能好、生产效率高、生产成本低等优势，是薄壁高筋筒形构件先进制造技术。薄壁高筋筒形构件包络辗压成形过程中，包络辊精确设计是实现薄壁高筋筒形构件包络辗压成形的关键。目前，还没有关于薄壁高筋筒形构件包络辗压成形包络辊精确设计的报道，包络辊的设计参数无法科学、高效的获取。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法，可实现任意目标薄壁高筋筒形构件包络辗压成形包络辊高效设计，具有很强的通用性和实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法，所述包络辊为带型腔的圆柱体，包络辊的轴线与目标薄壁高筋筒形构件轴线平行，包络辊与目标薄壁高筋筒形构件均做主动匀速转动并形成包络关系，目标筒形构件高筋由包络辊型腔包络成形；包络辊参数获取方法包括：

以目标薄壁高筋筒形构件轴线上一点O为坐标原点，O点所在的目标构件横截面为xOy面，O点与包络辊轴线上点O₁水平连线为x轴，目标构件轴线为z轴，建立xOy-z直角坐标系；

选取包络辊与目标构件接触区域上一点A(x₁，y₁)，目标构件转速ω₁与包络辊转速ω₂比值为：

式(1)中，a为O₁、O间距离；

线速度相等基准点A选取约束条件为：

式(2)中，b为目标薄壁高筋筒形构件纵筋数，t取正整数；

目标薄壁高筋筒形构件上任意一点坐标(x₂，y₂，z₂)和包络辊上对应点坐标(x₃，y₃，z₃)之间满足以下公式：

上述方案中，目标薄壁高筋筒形构件上任意一点坐标(x₂，y₂，z₂)和包络辊上对应点坐标(x₃，y₃，z₃)之间的对应关系，即公式(3)的获取方法如下：