[发明专利]一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法

说明书

一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法，步骤为：将圆形板坯装夹到数控旋压机主轴与尾顶之间，圆形板坯、主轴及尾顶轴心重合，球面旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶轴心处于同一水平面，球面旋轮轴心与主轴平行；控制球面旋轮沿Z轴移动，使球面弧顶与圆形板坯旋压表面接触，完成球面旋轮Z向起始定位；控制球面旋轮沿X轴移动，完成球面旋轮X向起始定位；确定球面旋轮上最终接触点在旋压成形初始阶段的坐标；确定成形件锥台段在完成全部变形时球面旋轮上最终接触点的X向及Z向位移；设定成形件圆柱段加工参数，将全部参数输入数控旋压机系统中；启动数控旋压机，以系统生成的加工程序执行无模旋压成形过程，直到将圆形板坯加工成形。

技术领域

本发明属于金属板材旋压成形技术领域，特别是涉及一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法。

背景技术

旋压成形因其具有高效、低成本、高材料利用率等特点，被广泛应用于航空、航天、汽车等工业领域。自从近代旋压技术问世以来，国内外学者对常规回转体零件的旋压成形开展了很多研究工作，经过不断完善，圆截面旋压工艺精确稳定成形理论已经有了很大发展。随着科技的发展，关于旋压成形技术与理论的研究，已经深入到无芯模旋压成形，而无芯模旋压时，工件悬空并有较大自由度，变形条件相对复杂，且成形较难控制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法，首次引入球面旋轮，同时以特定的旋轮路径轨迹进行旋压成形，能够有效提高产品设计和预研阶段的锥台圆柱组合形薄壁件的加工效率，能够进一步发挥无模旋压技术在产品预研和试制阶段的制造柔性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法，包括如下步骤：

步骤一：选定一台数控旋压机，将圆形板坯装夹到数控旋压机的主轴与尾顶之间，保证圆形板坯、主轴及尾顶三者的轴向中心线相重合；

步骤二：在数控旋压机上安装上自制的球面旋轮，且球面旋轮的径向边沿加工有圆倒角，圆倒角与球面旋轮的主体球面之间为平滑相切过渡；调整球面旋轮的高度，使球面旋轮、圆形板坯、主轴及尾顶四者的轴向中心线处于同一水平面内，且球面旋轮的轴向中心线与主轴的轴向中心线相平行；

步骤三：控制球面旋轮沿Z轴移动，直到球面旋轮的球面弧顶与圆形板坯的旋压表面相接触，并将该接触点记为球面旋轮的Z向起始定位点，且球面旋轮的Z向起始定位点的坐标计算公式为Z_BCSR＝-t₀，式中，Z_BCSR为球面旋轮的Z向起始点定位点坐标，t₀为圆形板坯的厚度；

步骤四：控制球面旋轮沿X轴移动，并将球面旋轮的径向尺寸最大点记为X向起始定位点，且球面旋轮的X向起始定位点的坐标计算公式为X_BCSR＝r_S，其中，r_S＝(R_S+δ)-(L_B-r_B)tanβ，式中，X_BCSR为球面旋轮的X向起始定位点坐标，r_S为球面旋轮的X向起始定位点与主轴轴向中心线的垂直距离，R_S为主轴的半径，δ为成形件的锥面拐点与主轴外表面的最小间隙，L_B为球面旋轮的轴向厚度，r_B为球面旋轮的径向边沿圆倒角的半径，β为成形件的纵截面半锥角；然后将计算得到的X_BCSR输入数控旋压机的系统中；