一种半椭球封头旋压成型方法技术

本发明专利技术公开了一种半椭球封头旋压成型方法，具体包括如下过程：建立三边不等椭球壳方程；根据三边不等椭球壳方程求任意单个椭圆截面的方程；制作一个三边不等半椭球封头内胎；旋压准备确定旋压顺序；根据确定的旋压顺序进行旋压。本发明专利技术解决了目前三边不等半椭球封头旋压成型困难的问题。

A Spinning Forming Method for Semi-ellipsoid Head

The invention discloses a spinning forming method of a semi-ellipsoid head, which includes the following processes: establishing the equation of three-sided unequal ellipsoid shell; solving the equation of any single ellipsoid cross section according to the equation of three-sided unequal ellipsoid shell; making an inner tube of a three-sided unequal semi-ellipsoid head; preparing for spinning to determine the spinning sequence; and spinning according to the determined spinning sequence. The invention solves the problem of difficult spinning forming of three-sided unequal semi-ellipsoid heads.

【技术实现步骤摘要】
一种半椭球封头旋压成型方法
本专利技术属于装备制造中的三边不等半椭球封头制造
，涉及一种半椭球封头旋压成型方法。
技术介绍
异形压力容器多用于车载移动式容器以及压力较低的锅炉等。椭圆柱容器主要是由椭圆柱筒体和左、右两个三边不等半椭球封头组成，其尺寸较大，一般椭圆长轴多为2000～3000mm。三边不等半椭球封头与椭圆封头的区别是：一是在强度要求上，由于异形容器耐压性能较差，适用于压力较低的场合，故其壁厚较薄；二是目前在成型上，对于三边不等半椭球封头时，它不同于椭圆封头，其旋压截面也是椭圆的，在旋压每一个椭圆截面时，随着旋压点在该旋压截面椭圆上位置的变化，旋压点与椭圆中心之间的距离是变化的，这一点给旋压带来了很大的困难，目前半椭球封头常用多次冲压成型法成型，就需要设计制作较大型的多个冲压模具，模具制作量大，既耗材又费时，同时由于其结构复杂，冲压时受力、变形更不均匀，更容易产生缺陷，难以保证质量。三是在形状上，椭圆封头上与其中心线垂直的截面是圆形，而三边不等半椭球封头上与其中心线垂直的截面也都是椭圆形的；因此，三边不等半椭球封头相较于传统的椭圆封头成型较为困难，需要设计一种专门用于半椭球封头的旋压成型方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半椭球封头旋压成型方法，解决了目前三边不等半椭球封头旋压成型困难的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种半椭球封头旋压成型方法，具体包括如下步骤：步骤1，建立三边不等椭球壳方程；步骤2，根据步骤1建立的三边不等椭球壳方程求任意单个椭圆截面的方程；步骤3，制作一个三边不等半椭球封头内胎，该半椭球封头内胎外表面结构和尺寸与三边不等半椭球壳内壁结构和尺寸一致；步骤4，旋压准备根据半椭球封头的大小尺寸，先调整好主轴的水平位置，再把半椭球封头内胎安装在主轴，再把圆形料坯对中放置在半椭球封头内胎上，再用压头把料坯压紧在半椭球封头内胎上；步骤5，确定旋压顺序；步骤6，根据步骤5确定的旋压顺序进行旋压。本专利技术的特点还在于，步骤1的具体过程为：三边不等椭球壳方程如下公式(1)所示：x2/a2+y2/b2+z2/c2＝1(1)；其中，a≠b≠c；a表示椭球壳在x轴上距中心点的距离；b表示椭球壳在y轴方向上距中心点的距离，c表示椭球壳在z轴方向上距中心点的距离；设a＝1000，b＝800，c＝500，公式(1)的三边不等椭球壳方程可以写成：x2/10002+y2/8002+z2/5002＝1，z∈[0,500](2)。步骤2的具体过程为：设单个椭圆截面为1-1′，设截面1-1′的z轴尺寸是Z＝c1，将Z＝c1代入公式(2)中的椭球公式中，得截面1-1′的椭圆方程为：X2/[4(2500-c12)]+y2/[2.56(2500-c12)]＝1(3)；再令x＝ρcosθ，y＝ρsinθ，则公式(3)转化为：2.56ρ2cos2θ+4ρsin2θ＝10.24(2500-c12)(4)；其中，θ表示椭圆截面1-1′上的任意一点与椭圆x轴正坐标之间的夹角，θ∈[0°,360°]，且θ为正整数；ρ表示椭圆截面1-1′上任意一点到椭圆中心的距离。步骤5的具体过程如下：设半椭球封头上有N层椭圆截面，N为正整数；封头旋压时，自封头顶部开始由上到下分很多层椭圆截面旋压，具体分层多少由工艺设计确定，旋压封头顶部第一层椭圆截面时，以封头顶部第一层椭圆截面长轴最右侧顶点为基准，旋压顶部第二层、第三层、......、第N层截面椭圆时，与第一层椭圆截面的基准确定原理相同，即任意一层椭圆截面的基准点位置为该层椭圆截面长轴最右侧顶点位置。步骤6的具体过程如下：设N层椭圆截面的z轴坐标为ci，i＝1，2，……，N；c1＜c2＜……＜cN；旋压封头顶部第一层椭圆截面时，伺服电机B带动丝杠转动，移动横梁带动主轴沿着丝杠在水平方向移动，使第一层椭圆截面的基准点与旋压辊在水平方向的投影点位置重合，然后液压缸B带动旋压辊向下移动到设定位置，其下移动设定位置由第一层截面椭圆的Z轴坐标值c1确定，旋压辊落在第一层椭圆截面的基准点位置后，开始旋压封头顶部第一层椭圆截面，主轴旋转过程中，主轴沿x轴方向前后水平移动，主轴旋转一周，封头顶部第一层椭圆截面完成旋压，主轴停止旋转；当依次对剩余N-1层椭圆截面进行旋压时，移动梁带动主轴沿着丝杠在水平方向移动，分别使剩余N-1层椭圆截面的基准点与旋压辊在该层椭圆截面上的投影点位置重合，然后依次通过液压缸B将旋压辊沿z轴方向下移c2、……cN，旋压辊分别依次落在剩余N-1层椭圆截面的基准点位置后，按照第一层椭圆截面的旋压过程，从第二层到第N层椭圆截面，依次对余下N-1层椭圆截面进行旋压，当第N层椭圆截面旋压完成之后，半椭球封头旋压完成。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术采用有模旋压，即采用半椭球形内模，旋压时，首先要把料坯压紧在内模上；2.特制的固定基座，在固定基座上设置滑槽，在移动梁的底部设置滑块，滑块与滑槽配合，且滑块中水平穿套有丝杠，伺服电机驱动丝杠旋转带动移动梁在固定基座的滑槽中移动；固定基座的上部还设置了只能实现垂直运动的旋压机构；3.在框架式移动梁中下部，设置了主轴以及用于主轴轴向定位以及固定伺服电机A的主轴盖，伺服电机安装在主轴盖上并能驱动主轴旋转，在主轴的上部设置了半椭球形的内胎；在移动梁上部，设置有只能实现垂直运动的压紧机构；4.旋压机构中的液压缸B由液压伺服系统控制，实现旋压辊的旋压精度。附图说明图1是本专利技术一种半椭球封头旋压成型装置的主视图；图2是本专利技术一种半椭球封头旋压成型装置的侧视图；图3(a)、(b)是本专利技术一种半椭球封头旋压成型方法中建立的三边不等椭球壳方程示意图；图4是本专利技术一种半椭球封头旋压成型方法中椭圆截面的分层示意图。图中，1.固定基座，2.移动梁，3.丝杠，4主轴，5.半椭球封头内胎，6.料坯，7.压头，8.球型接头，9.活塞杆A，10.液压缸A，11.主轴盖，12.伺服电机A，13旋压辊，14.活塞杆B，15.液压缸B，16.伺服电机B，17.支架，18.滑槽，19.滑块，20.支撑框架，21.C形支座。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种半椭球封头旋压成型方法，采用一种半椭球封头旋压成型装置，结构如图1、2所示，包括固定基座1，固定基座1中心处设有滑槽18，固定基座1上配合设有移动梁2，移动梁2的底部设有滑块19，滑块19与滑槽18配合，滑块19中水平穿套有丝杠3，移动梁2可沿着丝杠3在水平方向移动，丝杠3的两端分别通过固定基座1支撑，丝杠3的一端连接有伺服电机B16，伺服电机B16安装在支架17上；移动梁2的中部沿竖直方向设有主轴4，主轴4与丝杠3在移动梁2上错开设置，主轴4的下端安装有伺服电机A12，主轴4的上端设有三边不等的半椭球封头内胎5(三边不等指的是椭球的同一平面内的水平方向半径x、纵向方向y及空间高度方向半径z三者均不相等)；伺服电机A12通过主轴盖11安装在固定基座1上。移动梁2的上方设有支撑框架20，支撑框架20的中部设有活塞杆朝下设置的液压缸A10，液压缸A10的活塞杆A9伸缩端端部通过球型接头8连接压头7，压头7与半椭球封头内胎5配合对料坯6进行压紧，旋压时，料坯6设置在压头7和半椭球封头内胎5之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半椭球封头旋压成型方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，建立三边不等椭球壳方程；步骤2，根据步骤1建立的三边不等椭球壳方程求任意单个椭圆截面的方程；步骤3，制作一个三边不等半椭球封头内胎，该半椭球封头内胎外表面结构和尺寸与三边不等半椭球壳内壁结构和尺寸一致；步骤4，旋压准备根据半椭球封头的大小尺寸，先调整好主轴的水平位置，再把半椭球封头内胎安装在主轴，再把圆形料坯对中放置在半椭球封头内胎上，再用压头把料坯压紧在半椭球封头内胎上；步骤5，确定旋压顺序；步骤6，根据步骤5确定的旋压顺序进行旋压。

【技术特征摘要】
1.一种半椭球封头旋压成型方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，建立三边不等椭球壳方程；步骤2，根据步骤1建立的三边不等椭球壳方程求任意单个椭圆截面的方程；步骤3，制作一个三边不等半椭球封头内胎，该半椭球封头内胎外表面结构和尺寸与三边不等半椭球壳内壁结构和尺寸一致；步骤4，旋压准备根据半椭球封头的大小尺寸，先调整好主轴的水平位置，再把半椭球封头内胎安装在主轴，再把圆形料坯对中放置在半椭球封头内胎上，再用压头把料坯压紧在半椭球封头内胎上；步骤5，确定旋压顺序；步骤6，根据步骤5确定的旋压顺序进行旋压。2.根据权利要求1所述的一种半椭球封头旋压成型方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：三边不等椭球壳方程如下公式(1)所示：x2/a2+y2/b2+z2/c2＝1(1)；其中，a≠b≠c；a表示椭球壳在x轴上距中心点的距离；b表示椭球壳在y轴方向上距中心点的距离，c表示椭球壳在z轴方向上距中心点的距离；设a＝1000，b＝800，c＝500，公式(1)的三边不等椭球壳方程可以写成：x2/10002+y2/8002+z2/5002＝1，z∈[0,500](2)。3.根据权利要求2所述的一种半椭球封头旋压成型方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：设单个椭圆截面为1-1′，设截面1-1′的z轴尺寸是Z＝c1，将Z＝c1代入公式(2)中的椭球公式中，得截面1-1′的椭圆方程为：X2/[4(2500-c12)]+y2/[2.56(2500-c12)]＝1(3)；再令x＝ρcosθ，y＝ρsinθ，则公式(3)转化为：2.56ρ2cos2θ+4ρsin2θ＝10.24(2500-c12)(4)；其中，θ表示椭圆截面1-1′上的任意一点与椭圆x轴正坐标之间的夹角，θ∈[0°,360°]，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞虎，母子正，黄勋，杨月莹，恋彤立，丁思，冯玉秀，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61