用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法技术

本发明专利技术涉及本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Parameter acquisition method of enveloping roller for forming thin wall and high rib cylinder

The invention relates to a method for obtaining the parameters of the enveloping roll used for forming the thin-wall high rib cylindrical component, which comprises the following steps: determining the design principle of the enveloping roll of the thin-wall high rib cylindrical component; establishing a three-dimensional rectangular coordinate system; calculating the rotation speed ratio between the enveloping roll and the target component through the line speed equal reference point, and proposing the constraint conditions of the line speed equal reference point The corresponding relationship between the enveloping roller and the target thin-walled high rib cylinder component is determined. The method for obtaining the parameters of the enveloping roll used for forming the thin-wall high rib cylindrical component can realize the efficient design of the enveloping roll for forming the arbitrary target thin-wall high rib cylindrical component, and has strong universality and practicability.

【技术实现步骤摘要】
用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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：目标构件上点B'(x2,y2,z2)与包络辊上对应点B”(x3,y3,z3)经历时间t后同时运动到B点，由此构建点对应关系；由弧角之间关系，得到：ω1∠B”OB＝ω2∠B'OB(5)结合式(1)、(4)、(5)，得到式(6)：过B”点作x轴垂线，交点为C点，得到此时的x'：x3＝OC＝OO1+O1C(7)O1C＝O1B”cos(∠B”OB)(8)结合式(6)、(7)、(8)，得到式(9)：y3＝B”C(10)B”C＝O1B”sin(∠B”OB)(11)结合式(6)、(10)、(11)，得到式(12):由于z点坐标始终不发生变化，所以有：z3＝z2(13)结合式(9)、(12)、(13)，得到公式(3)。实施本专利技术的用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方法，具有以下有益效果：1、本专利技术可实现任意目标薄壁高筋筒形构件包络辊高效、精确设计，具有很强的通用性和实用性。2、本专利技术可以实现薄壁高筋筒形构件高性能、高效率、低成本包络辗压成形制造。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为目标薄壁高筋筒形构件三维图；图2为三维直角坐标系建立示意图；图3为图2的俯视图；图4为包络辊精确设计示意图一；图5为包络辊精确设计示意图二；图6为本专利技术方法生成的包络辊xOy平面图；图7为本专利技术方法生成的包络辊三维图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1-7所示，在本专利技术的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：S1、确定薄壁高筋筒形构件包络辗压成形包络辊设计原理；图1为目标薄壁高筋筒形构件。包络辊为带型腔的圆柱体，其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；S2、建立三维直角坐标系；如图2-3所示，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。S3、确定包络辊与目标薄壁高筋筒形构件转速关系；如图4-5所示，选取包络辊与目标构件接触区域上一点A(x1,y1)，此处包络辊与目标构件线速度相等。点A为圆O'、O1'公共点，通过两圆关系计算得到目标构件转速ω1与包络辊转速ω2比值：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。取满足约束条件的一点A(50,0)，目标构件在圆O'处线速度与包络辊在圆O1'处线速度相等，得到二者转速比k为0.5。S4、确定包络辊与目标薄壁高筋筒形构件点对应关系；目标构件任意一点B'(x2,y2)在圆O”上，则包络辊上对应点B”在圆O1”上。圆O”以O为圆心，半径为圆O1”以O1为圆心并与圆O”相切。S5、确定包络辊精确设计计算过程；目标薄壁高筋筒形构件与包络辊时刻保持线接触，以此原则计算得到包络辊精确计算公式：(x2,y2,z2)为目标薄壁高筋筒形构件上任意一点坐标，(x3,y3,z3)为包络辊上对应点坐标。具体计算方式如下：如图4-5所示，目标构件上点B'(x2,y2,z2)与包络辊上对应点B”(x3,y3,z3)经历时间t后同时运动到B点，由此构建点对应关系。由弧角之间关系，得到：ω1∠B”OB＝ω2∠B'OB(5)结合式(1)、(4)、(5)，得到式(6)：过B”点作x轴垂线，交点为C点，得到此时的x'：x3＝OC＝OO1+O1C(7)O1C＝O1B”cos(∠B”OB)(8)结合式(6)、(7)、(8)，得到式(9)：y3＝B”C(10)B”C＝O1B”sin(∠B”OB)(11)结合式(6)、(10)、(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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；其特征在于，包络辊参数获取方法包括：/n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O

【技术特征摘要】
1.一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；其特征在于，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：





2.根据权利要求1所述的用于成形薄壁高筋筒形构件的包络辊参数获取方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩星会，华林，冯玮，彭露，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42