[发明专利]采用柔性辊与弹性辊的曲面零件连续成形方法

权利要求书

1.采用柔性辊与弹性辊的曲面零件连续成形方法，以一个柔性辊(1)及位于柔性辊(1)下方的弹性辊(2)作为成形工具，通过控制柔性辊(1)的轮廓曲线(5)的形状以及柔性辊(1)的压下量，使柔性辊(1)与弹性辊(2)之间的板料(3)在纵向及横向同时弯曲变形；纵向为板料(3)的进给方向，横向垂直于板料(3)的进给方向；弹性辊(2)是由刚性辊(7)及包覆在刚性辊(7)外部的厚度为H的弹性层(8)构成，随着柔性辊(1)绕自身轴线的转动，带动板料(3)连续进给，同时也带动弹性辊(2)绕自身轴线转动，最终形成双曲度的曲面成形件(4)；曲面成形件(4)的横向曲率取决于柔性辊(1)的轮廓曲线(5)的曲率；曲面成形件(4)的纵向曲率取决于成形过程中柔性辊(1)的压下量；基于成形过程中板料(3)在弹性辊(2)上所产生的横向弹塑性弯曲变形与纵向弹塑性弯曲变形，构造出能够补偿横向回弹变形的柔性辊(1)的轮廓曲线(5)，并计算出能够补偿纵向回弹变形的柔性辊(1)的压下量，进行曲面的连续成形，从而消除回弹造成的形状误差，获得精确的曲面成形件(4)；其特征在于，本方法的具体步骤如下：

步骤1：根据曲面成形件(4)的几何参数，确定出曲面成形件(4)的横向曲率半径ρ_T及纵向曲率半径ρ_L；

步骤2：基于板料(3)到曲面成形件(4)成形过程中所产生的横向弹塑性弯曲变形与回弹变形，由方程(1)确定能够补偿横向回弹变形从而获得精确的横向曲率半径ρ_T的曲面成形件(4)的柔性辊(1)的轮廓曲线(5)的曲率半径R_T；

其中：E为曲面成形件(4)的材料的弹性模量，σ_s为曲面成形件(4)的材料的屈服应力；h为曲面成形件(4)的厚度；

步骤3：基于成形过程中板料(3)在弹性辊(2)上所产生的纵向弹塑性弯曲变形与回弹变形，由方程(2)确定能够补偿纵向回弹变形从而获得精确的纵向曲率半径为ρ_L的曲面成形件(4)的柔性辊(1)的压下量δ；

其中：

b为曲面成形件(4)的宽度，k为弹性辊(2)的弹性层(8)的变形系数，并有k＝E₀/H，其中E₀为弹性层(8)的材料的弹性模量，H为弹性层(8)的厚度；

步骤4：根据方程(1)确定出的柔性辊(1)的轮廓曲线(5)的曲率半径R_T及方程(2)确定的压下量δ，构造出曲率半径为R_T的柔性辊的轮廓曲线(5)，并对柔性辊(1)施加压下量δ，使柔性辊(1)和弹性辊(2)之间的板料(3)在纵向及横向同时产生弯曲变形；柔性辊(1)绕自身轴线的转动，带动板料(3)连续进给，连续成形出横向曲率半径为ρ_T、纵向曲率半径为ρ_L的曲面成形件(4)。

2.根据权利要求1所述的采用柔性辊与弹性辊的曲面零件连续成形方法，其特征在于，所述的柔性辊(1)能够小挠度弯曲，并能够绕自身弯曲后的轴线转动；柔性辊(1)的轮廓形状由多个调形单元(6)来控制，柔性辊(1)及其上的全部调形单元(6)能够整体向下移动；由方程(1)确定出的曲率半径为R_T的柔性辊(1)的轮廓曲线(5)通过调整各调形单元(6)的高度来获得；由方程(2)确定出的压下量δ通过柔性辊(1)及调形单元(6)的整体向下移动来实现。

3.根据权利要求1所述的采用柔性辊与弹性辊的曲面零件连续成形方法，其特征在于，弹性层(8)的材料是聚氨酯或橡胶材料。