[发明专利]薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制方法

说明书

本发明涉及一种薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制方法，包括以下步骤：S1、建立直角坐标系；S2、包络模包络中心O₁在z轴上，包络模包络中心O₁和坐标原点O之间距离为H；S3、包络模锥点偏置；S4、包络模主体部分设计；S5、包络模前端部分设计；S6、工艺参数优化；S7、薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制；薄壁构件空间包络成形过程中发生壁厚减小、直径变大的塑性变形，包络模主体部分和坯料的接触区在中心轴一侧，包络模前端部分和坯料的接触区在中心轴另一侧，从而实现薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制。本发明可以实现薄壁构件空间包络成形翘曲变形精确控制，进而提高薄壁构件空间包络成形精度和良品率。

技术领域

本发明涉及薄壁构件制造领域，更具体地说，涉及一种薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制方法。

背景技术

薄壁构件是高端装备的关键零部件，广泛应用于飞机、航天器、船舶等。薄壁构件服役条件恶劣，装配要求高，这对薄壁构件的力学性能和精度提出了严格的要求。目前，薄壁构件主要的制造方法是机械加工方法，该方法能制造高精度薄壁构件，但是薄壁构件流线被破坏，薄壁构件性能难以保证。

空间包络成形方法是一种连续局部塑性成形新方法，具有成形载荷小，成形柔性大，成形效率高等优点。通过空间包络成形方法制造薄壁构件，薄壁构件流线保持完好，力学性能优良。但是薄壁构件厚度小，在空间包络成形过程中极易产生翘曲变形缺陷，导致薄壁构件成形精度和良品率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制方法，可以控制薄壁构件空间包络成形过程中的翘曲变形。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄壁构件空间包络成形翘曲变形控制方法，包括以下步骤：

S1、建立直角坐标系，其中直角坐标系的xOy平面和构件底板上表面重合，构件中心轴为直角坐标系的z轴，xOy平面与z轴的交点是坐标原点O；

S2、包络模包络中心O₁在z轴上，包络模包络中心O₁和坐标原点O之间距离为H；

S3、包络模锥点偏置；包络模轴截面和直角坐标系的xOz平面重合，包络模包络中心调整后，包络模锥点偏置，包络模主体部分位于x正半轴一侧，包络模前端部分位于x负半轴一侧，包络模锥点O₂位于x负半轴，包络模锥点O₂和坐标原点O之间距离为e；

S4、包络模主体部分设计；空间包络成形过程中，包络模和构件在包络模轴截面上线接触，并且完全匹配，构件上表面任意一点A的坐标(x,y,z)对应包络模主体部分表面点A₁，点A₁坐标(x₁,y₁,z₁)计算公式如方程(1)所示：

式中，θ是构件上表面点A和x轴夹角，γ是包络模轴线和z轴夹角，α是构件上表面点A和z轴夹角；

S5、包络模前端部分设计；包络模前端部分是包络模主体部分的延伸，包络模前端部分的形状是圆锥形，其表面上任意一点A₂的坐标(x₂,y₂,z₂)如方程(2)所示：

式中，β是任意角度，β∈[0,2π]；

S6、工艺参数优化：下模进给速度v和包络模转动速度n的比值Δh满足方程(3)，确保在空间包络成形过程中，包络模和构件充分接触，并且成形载荷在合理范围内；

0.5≤Δh≤1 (3)