曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法技术

本发明专利技术提供了一种曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，包含以下步骤：步骤S1：对法兰进行起皱预测，根据起皱预测结果获取曲面构件旋压的第一道次极限旋出角度α1；步骤S2：确定多道次旋压成形道次数目N，其中N为正整数，且N≥2；步骤S3：根据设定的旋轮旋出点分配策略，确认第一道次之后每个道次的旋出角度α2、α3、...、αN。本发明专利技术提供的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法可以有效地避免旋压起皱，实现旋轮轨迹曲线高效规划。

【技术实现步骤摘要】
曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法
本专利技术涉及板料塑性加工
，具体地，涉及一种曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，尤其是球面构件多道次旋压加工的工艺轨迹建造方法。
技术介绍
多道次旋压工艺是成形复杂形状曲面薄壁构件的主要方法。多道次旋压工艺作为一种连续不均匀的局部塑性变形，其成形质量不仅与旋轮几何、进给比等参数有关，而且还强烈地受到道次旋压工艺轨迹的影响。旋压工艺轨迹包括每一道次旋轮轨迹形式和道次数目等，由于复杂而又灵活多变，目前还处于经验试错水平。在不同的旋压工艺轨迹作用下板坯会反复地产生塑性变形，在多道次旋压工艺轨迹约束下，板坯材料通过塑性累积形成所需的零件构形。合理的旋压工艺轨迹，可以有效地避免变形板坯法兰起皱、局部减薄、开裂等质量缺陷，因此，旋压工艺轨迹对于曲面薄壁构件多道次旋压的成形精度和效率都会产生至关重要的影响。在多道次旋压成形旋轮加载轨迹方面，文献：“旋轮加载轨迹与方式对多道次普通旋压成形的影响”，研究了旋轮旋出轨迹对旋压成形质量的影响。得出了在直线轨迹、圆弧轨迹、渐开线轨迹中，渐开线轨迹对成形质量最好。对多道次旋压成形道次数目的确定以及每个道次的成形量分配均未涉及。文献：“基于弯曲量的曲母线件多道次轨迹规划及变进给旋压方法研究”，研究了曲母线件多道次旋压成形相同道次不同变形量分配方式和相同变形量分配方式条件下不同道次数对旋压成形质量的影响。对多道次旋压成形道次数目的确定并未涉及。现有文献对多道次旋压成形工艺多是涉及每个道次旋轮加载轨迹的研究和不同变形量分配方式的研究。尚未发现对曲面构件多道次旋压工艺轨迹参数化设计方法的公开报道。对于曲面构件多道次旋压工艺轨迹，尤其是道次数计算并无定量研究，无法实现各个道次旋压工艺轨迹数字规划，尤其是道次数计算。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法。根据本专利技术提供的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，包含以下步骤：步骤S1：对法兰进行起皱预测，根据起皱预测结果获取曲面构件旋压的第一道次极限旋出角度α1；步骤S2：确定多道次旋压成形道次数目N，其中N为正整数，且N≥2；步骤S3：根据设定的旋轮旋出点分配策略，确认第一道次之后每个道次的旋出角度α2、α3、...、αN。优选地，所述步骤S1包含以下步骤：步骤S1.1：选取法兰在指定成形角度下对应的仿真的平面圆环；步骤S1.2：提取法兰的平面圆环仿真数据，所述平面圆环仿真数据包含圆环内径r1、圆环外径r2、圆环径向应力σr以及圆环最大周向压应力σθmax；步骤S1.3：根据平面圆环仿真数据，计算平面圆环临界周向压应力σθcri；步骤S1.4：判断是否满足|σθmax|≤|σθcri|，若是，则返回执行步骤S1.1；若否，则将该指定成形角度作为第一道次极限旋出角度α1。优选地，所述步骤S1.3包含以下步骤：取板料弯曲应变能ΔU等于作用在板料中面的力所作的功ΔT时，变量σθ的值作为平面圆环临界周向压应力σθcri，其中：式中：t为板料厚度；为的平面应力状体下材料的模量刚度，其中α、β、κ、γ分别为四阶张量的四个下角标，分别取值1或2；w为挠度曲面方程；r、θ分别为柱坐标系上的两个坐标变量；w0为波形振幅；r1、r2分别为法兰圆环的内侧半径和外侧半径；m为周向波形的个数；b、c均为中间变量；υ为泊松比。优选地，所述步骤S2中，提取曲面构件旋压成形第一道次旋轮旋出时法兰周向最大的压应变E1；从初始板料到旋压结束时，板坯由外径R1收缩至R2，根据板坯外径收缩量计算出板坯周向总的压应变为Et；N＝Et/E1。优选地，所述步骤S3中，以第一道次成形后旋轮的旋出点为基准，每个道次成形贴模轴向成形量Δd相等，根据Δd计算第一道次之后每个道次的旋出角度。优选地，还包含步骤S4：绘制每道次旋压成形旋轮旋出时加载轨迹。优选地，每道次旋压成形旋轮旋出轨迹均选用渐开线轨迹，采用单一往程旋压方式进行多道次旋压成形工艺规划，并绘制旋轮轨迹曲线。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法可以有效地避免旋压起皱，实现旋轮轨迹曲线高效规划。2、本专利技术利用有限元技术和起皱判据相结合的方法，对曲面薄壁构件多道次旋压工艺轨迹进行参数化设计，实现曲面薄壁构件多道次旋压工艺数字化规划。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为曲面构件多道次旋压工艺轨迹设计方法；图2为法兰起皱预测流程图；图3为旋压法兰平面圆环周向压应力几何特征；图4为等轴向长度旋出点分配策略；图5为多道次旋压成形旋轮轨迹曲线；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，包含以下步骤：步骤S1：对法兰进行起皱预测，根据起皱预测结果获取曲面构件旋压的第一道次极限旋出角度α1；步骤S2：确定多道次旋压成形道次数目N，其中N为正整数，且N≥2；步骤S3：根据设定的旋轮旋出点分配策略，确认第一道次之后每个道次的旋出角度α2、α3、...、αN。所述步骤S1包含以下步骤：步骤S1.1：选取法兰在指定成形角度下对应的仿真的平面圆环；步骤S1.2：提取法兰的平面圆环仿真数据，所述平面圆环仿真数据包含圆环内径r1、圆环外径r2、圆环径向应力σr以及圆环最大周向压应力σθmax；步骤S1.3：根据平面圆环仿真数据，计算平面圆环临界周向压应力σθcri；步骤S1.4：判断是否满足|σθmax|≤|σθcri|，若是，则返回执行步骤S1.1；若否，则将该指定成形角度作为第一道次极限旋出角度α1。所述步骤S1.3包含以下步骤：取板料弯曲应变能ΔU等于作用在板料中面的力所作的功ΔT时，变量σθ的值作为平面圆环临界周向压应力σθcri，其中：式中：t为板料厚度；为的平面应力状体下材料的模量刚度，其中α、β、κ、γ分别为四阶张量的四个下角标，分别取值1或2；w为挠度曲面方程；r、θ分别为柱坐标系上的两个坐标变量；w0为波形振幅；r1、r2分别为法兰圆环的内侧半径和外侧半径；m为周向波形的个数；b、c均为中间变量；υ为泊松比。所述步骤S2中，提取曲面构件旋压成形第一道次旋轮旋出时法兰周向最大的压应变E1；从初始板料到旋压结束时，板坯由外径R1收缩至R2，根据板坯外径收缩量计算出板坯周向总的压应变为Et；N＝Et/E1。所述步骤S3中，以第一道次成形后旋轮的旋出点为基准，每个道次成形贴模轴向成形量Δd相等，根据Δd计算第一道次之后每个道次的旋出角度。优选地，还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1：对法兰进行起皱预测，根据起皱预测结果获取曲面构件旋压的第一道次极限旋出角度α1；步骤S2：确定多道次旋压成形道次数目N，其中N为正整数，且N≥2；步骤S3：根据设定的旋轮旋出点分配策略，确认第一道次之后每个道次的旋出角度α2、α3、...、αN。

【技术特征摘要】
1.一种曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1：对法兰进行起皱预测，根据起皱预测结果获取曲面构件旋压的第一道次极限旋出角度α1；步骤S2：确定多道次旋压成形道次数目N，其中N为正整数，且N≥2；步骤S3：根据设定的旋轮旋出点分配策略，确认第一道次之后每个道次的旋出角度α2、α3、...、αN。2.根据权利要求1所述的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，其特征在于，所述步骤S1包含以下步骤：步骤S1.1：选取法兰在指定成形角度下对应的仿真的平面圆环；步骤S1.2：提取法兰的平面圆环仿真数据，所述平面圆环仿真数据包含圆环内径r1、圆环外径r2、圆环径向应力σr以及圆环最大周向压应力σθmax；步骤S1.3：根据平面圆环仿真数据，计算平面圆环临界周向压应力σθcri；步骤S1.4：判断是否满足|σθmax|≤|σθcri|，若是，则返回执行步骤S1.1；若否，则将该指定成形角度作为第一道次极限旋出角度α1。3.根据权利要求2所述的曲面构件多道次旋压工艺轨迹建造方法，其特征在于，所述步骤S1.3包含以下步骤：取板料弯曲应变能ΔU等于作用在板料中面的力所作的功ΔT时，变量σθ的值作为平面圆环临界周向压应力σθcri，其中：式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：于忠奇，赵亦希，李雪龙，甘甜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31