[发明专利]金属筒形件的内筋填充装置、填充能力评价方法

权利要求书

1.一种金属筒形件的内筋填充能力评价方法，其特征在于，采用金属筒形件的内筋填充装置对内筋填充能力进行评价，所述金属筒形件的内筋填充装置包括：金属芯模（1）、筒坯（2）、旋轮（3）、螺栓（4）、夹紧环（5）和基座（6）；

所述金属芯模（1）紧固于旋压机上；

所述筒坯（2）套装在金属芯模（1）上；

所述旋轮（3）安装在筒坯（2）外表面上，对应金属芯模（1）的筋槽位置；

所述夹紧环（5）通过螺栓（4）与筒坯（2）预紧固定；

所述基座（6）通过螺栓（4）与旋压机的机床主轴连接；

所述旋轮（3）的数量为3个，且沿筒坯（2）周向等距分布；

采用反向强力旋压方式，旋轮（3）的运动轨迹为初始与筒坯（2）接触点到筒坯（2）旋压破裂时的接触点，所述旋轮（3）与筒坯（2）的倾斜角范围为2°~4°；

所述金属筒形件的内筋填充能力评价方法包括如下步骤：

步骤S1：在外径为D的金属芯模（1）上加工出内筋截面宽度为、截面高度为的筋槽，宽度大于截面高度；

步骤S2：取内径为D的筒形件作为筒坯（2）；

步骤S3：将金属芯模（1）紧固于旋压机上，并将筒坯（2）套装到金属芯模（1）上，使用三旋轮（3）工艺对筒坯（2）进行反向旋压，直至筒坯（2）发生破裂为止；

步骤S4：将旋压后的带筋金属筒形件取出，沿轴线方向进行半剖，然后使用三坐标扫描仪器对半剖零件内、外表面进行扫描，获得旋压后带筋金属筒形件云图数据；

步骤S5：将得到的旋压后带筋金属筒形件云图数据进行几何重构处理，得到带内筋筒体的内筋截面宽度与内筋填充极限高度的图形，并根据重构后的图形对内筋填充能力进行评价；

所述筋槽具有肩部圆角和拔模角度，相同内筋截面宽度的筋槽对称分布，相邻筋槽的内筋截面宽度不相同，用以测量单道次旋压中不同内筋截面宽度条件下的内筋填充能力；

扫描云图数据包括所有旋轮（3）在内、外表面的运动轨迹；

从几何重构后的图形中提取参数，对外表面凹陷度进行评价，表达式为：

其中：为筒形件外壁凹陷的曲率半径、为无筋区域的外表面曲率半径，外表面凹陷度越低，表明内筋填充能力越好；

计算引入凹陷度的在濒临断裂位置的内筋填充高度，作为内筋填充极限高度和筋高成形的评价指标，表达式为：

其中：为内筋位置左侧壁板厚、为筒形件外壁的高度、为内筋位置右侧壁板厚、为无筋区域的外表面曲率半径，引入凹陷度的在濒临断裂位置的内筋填充高度越高，表明内筋填充能力越好；

计算内筋截面饱满度，作为内筋填充能力评价指标，表达式为：

其中：为内筋横截面积、S为理论横截面积，内筋截面饱满度越大，表明内筋填充能力越好。