[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

权利要求书

1.一种基于球面旋轮的锥台圆柱组合形薄壁件无模旋压方法，其特征在于包括如下步骤：

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；

步骤五：确定球面旋轮与成形件锥台段在完成全部变形时的球面旋轮上最终接触点，并计算球面旋轮上最终接触点在旋压成形初始阶段的坐标，其计算公式为L_T＝R_B-R_B·sinβ+t₀和r_T＝R_S+δ-L_T·tanβ，式中，L_T为球面旋轮上最终接触点在旋压成形初始阶段的Z向坐标，R_B为球面旋轮的半径，β为成形件的锥台段的纵截面半锥角，t₀为圆形板坯的厚度，r_T为球面旋轮上最终接触点在旋压成形初始阶段的X向坐标，R_S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；然后将计算得到的L_T和r_T输入数控旋压机的系统中；

步骤六：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向位移和Z向位移，其计算公式为M_A-X＝R_A-r_T和M_A-Z＝M_A-X/tanβ，式中，M_A-X为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向位移，R_A为成形件锥台段在完成全部变形时球面旋轮上最终接触点与主轴轴向中心线的垂直距离，r_T为球面旋轮上最终接触点在旋压成形初始阶段的X向坐标，M_A-Z为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Z向位移，β为成形件的锥台段的纵截面半锥角；然后将计算得到的M_A-X和M_A-Z输入数控旋压机的系统中；

步骤七：将成形件锥台段在完成全部变形时球面旋轮上最终接触点与主轴轴向中心线的垂直距离设定为成形件圆柱段的半径值，同时设定成形件圆柱段在完成全部变形时的Z向位移，且Z向位移设定值要大于成形件圆柱段的轴向深度预设值；再将球面旋轮的X向起始定位点设为成形件圆柱段的成形接触点；然后将设定好的参数输入数控旋压机的系统中；

步骤八：启动数控旋压机，按照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为锥台圆柱组合形的成形件。

2.根据权利要求1所述的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，其特征在于：所述球面旋轮固连在一根转轴的端部，球面旋轮与转轴的轴向中心线相重合，在转轴上套装有两组推力轴承，推力轴承通过螺母进行轴向限位，转轴通过推力轴承与旋轮安装架相连接，球面旋轮在旋轮安装架上具有回转自由度。