【技术实现步骤摘要】
纵横筋薄壁筒体多自由度包络成形包络模具设计方法
[0001]本专利技术涉及多自由度包络成形
，更具体地说，涉及一种纵横筋薄壁筒体多自由度包络成形包络模具设计方法。
技术介绍
[0002]纵横筋薄壁筒体是一种筋高、壁薄、纵横筋结构复杂的筒体类构件，具有重量轻、强度高、承载能力强等优点，广泛应用于制造燃料储箱、舱体等航空航天重大装备重要承载构件。目前纵横筋薄壁筒体主要采用铸造、焊接和铣削方法制造，此类制造方法不仅效率低、成本高，而且不能获得致密晶粒组织和连续金属流线，难以满足纵横筋薄壁筒体高性能、高效率、低成本制造需求，开发纵横筋薄壁筒体高性能、高效率、低成本制造新技术成为航空航天制造领域研究热点。
[0003]多自由度包络成形是一种通过连续局部加载实现构件整体塑性成形的先进制造方法，该方法不仅制造效率高、材料利用率高，而且能够细化晶粒组织和获得连续金属流线，是实现纵横筋薄壁筒体高性能、高效率、低成本制造的主要途径。然而，纵横筋薄壁筒体多自由度包络成形中模具多自由度运动和构件复杂纵横筋形状导致模具与纵横筋薄壁筒体型...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纵横筋薄壁筒体多自由度包络成形包络模具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、多自由度包络成形装置设计：用于纵横筋薄壁筒体多自由度包络成形装置包括包络芯模、包络约束筒模和坯料；包络芯模为具有纵向高筋型腔和横向高筋型腔的柱体，其位于坯料内部，并且包络芯模轴线与坯料轴线平行；包络约束筒模为具有圆柱型腔的筒形结构，包括左瓣模、右瓣模、筒模上盖板和筒模下盖板；坯料为薄壁筒坯料，坯料外表面与左瓣模和右瓣模内表面接触，坯料上表面与筒模上盖板接触，坯料下表面与筒模下盖板接触，坯料内表面与包络芯模外表面接触；S2、多自由度包络模具运动设计：采用多自由度包络成形工艺成形纵横筋薄壁筒体，其中包络约束筒模以ω1速度绕自身轴线作主动旋转运动，并带动坯料同步旋转，包络芯模以ω2速度绕自身轴线作主动旋转运动，同时以速度v沿坯料径向作进给运动挤压坯料；在包络芯模和包络约束筒模的作用下，包络芯模与坯料之间构成包络几何运动关系，坯料发生局部塑性变形，金属向包络芯模纵向高筋型腔和横向高筋型腔内流动，逐渐包络成形纵横筋薄壁筒体；包络约束筒模与包络芯模之间的转速比i满足公式(1)，确保成形过程中包络芯模纵向高筋型腔与已成形的纵横筋薄壁筒体纵向高筋不发生干涉；其中n1为纵横筋薄壁筒体纵向高筋数，n2为包络芯模纵向高筋型腔数；当包络芯模沿坯料径向进给挤压坯料至预设进给量时停止进给运动，但继续以ω2速度绕自身轴线作旋转运动，同时包络约束筒模继续以ω1速度绕自身轴线作旋转运动，以此对纵横筋薄壁筒体进行精整辗压，提高纵横筋薄壁筒体高筋表面精度；S3、包络芯模纵向高筋型腔设计：包络芯模纵向高筋型腔设计方法包括以下步骤：S31、在纵横筋薄壁筒体上截取不经过横向高筋的横截面，横轮廓线由环形外轮廓线和纵向高筋内轮廓线组成，以环形外轮廓线圆心为原点，建立半径为r1的纵横筋薄壁筒体基圆，r1由公式(2)求得：其中，r为纵横筋薄壁筒体外径，b为纵横筋薄壁筒体壁厚，h为纵、横向高筋的高度；在纵横筋薄壁筒体基圆内建立与其内切的包络芯模基圆，包络芯模基圆半径r
′
满足公式(3)：r
′
＝ir1ꢀꢀꢀꢀ
(3)S32、以包络芯模基圆圆心为坐标原点O，以纵横筋薄壁筒体基圆圆心O1与坐标原点O连线为x轴，建立平面直角坐标系；S33、在步骤S32所建立的直角坐标系内，保持包络芯模基圆固定不动，将纵向高筋内轮廓线以速度ω1绕坐标原点O旋转，同时以速度ω2绕纵横筋薄壁筒体基圆圆心O1旋转，实现纵向高筋内轮廓线反向包络运动；S34、根据S33所述建立的纵向高筋内轮廓线反向包络运动，建立纵向高筋内轮廓线上任意一点P1(x0，y0)的反向包络运动轨迹方程，如公式(4)所示：
其中，t为反向包络运动时间，e为包络芯模基圆和纵横筋薄壁筒体基圆的圆心距，θ为任意运动时刻点P1和点O1...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩星会，庄武豪，华林，闵艳蕾，郑方焱，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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