[发明专利]基于仿形旋轮的管件局部圆弧形豁口的非对称旋压方法

说明书

本发明提供一种基于仿形旋轮的管件局部圆弧形豁口的非对称旋压方法。首先求解仿形旋轮加工时的非轴对称旋压变形路径方程，得到单一道次仿形旋轮在每一时刻的下压量，然后通过设置需要加工的总道次数、仿形旋轮的相对进给率，以及仿形旋轮的最大轨迹曲率半径，根据非轴对称旋压变形路径方程，计算得到仿形旋轮在所有道次下每一时刻的下压量，通过数控系统编程实现预成形豁口的加工，本发明提供了一种无模旋压路径求解方法，能够在没有芯模支撑的情况下，仅依靠主轴的转动和旋轮径向周期性移动的相互配合来实现局部圆弧形豁口的旋压成形，可以应用到航空航天飞行器内部的管线加工中，能有效节约飞行器的内部空间，对飞行器整体减重有一定的作用。

技术领域

本发明涉及金属筒形件非对称旋压技术领域，具体涉及一种基于仿形旋轮的管件局部圆弧形豁口的非对称旋压方法。

背景技术

随着航空航天事业的飞速发展如今在航空航天飞行器的制造技术方面已经颇为先进，但是对于飞行器自身重量的控制仍然是个很有研究必要的方向。飞行器上安装有众多的管道线路，它们连接着飞行器上的各个系统用于保持其的正常运行，用于输送燃油、滑油、压缩空气，以及包裹线缆等。为了方便检查和维修，这些管线并不都是整齐地排布的，于是便有了许多管线产生了必要的交叉交汇。管线的交叉重叠位置的垂直高度不可避免地会上升，当安装外部机壳时会由于少部分管线交叉位置的高度上升使机壳的用料增加并且让飞行器内部的空腔增多空间利用率下降。旋压因其高效、低成本、高材料利用率的特点，广泛应用于航空、航天、汽车等工业领域，随着科技的发展，关于旋压成形技术与理论已经深入到了复杂的非轴对称零件了。

对于筒形件的非轴对称旋压技术已经有国、内外学者开展了研究工作，由此种旋压方法旋压制得的管件可以代替某些包裹线缆的管道并在管道交叉处使上下两根管部分镶嵌在一起以达到降低重叠高度的目的。此类管件为非大量使用的非标准件，采用此种非轴对称旋压制造方法能够满足其批量小，任务急的需求。并且旋压工艺本身就具有加工公差小，表面粗糙度小，被加工工件强度和硬度均能显著提高等特点，能够使加工出的此类局部圆弧形豁口管强度达到预定要求。但目前开展的研究工作，仅限于对筒形件的端面进行非轴对称旋压，并没有开展对筒形件中部位置的非对称旋压研究工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于仿形旋轮的管件局部圆弧形豁口的非对称旋压方法，包括以下步骤：

步骤1：根据预成形豁口的深度H、宽度l选择加工时所用仿形旋轮的半径r，轴向宽度l；

步骤2：求解仿形旋轮加工时的非轴对称旋压变形路径方程，得到单一道次仿形旋轮在每一时刻的下压量；

步骤3：通过设置需要加工的总道次数、仿形旋轮的相对进给率，以及仿形旋轮的最大轨迹曲率半径，根据非轴对称旋压变形路径方程，计算得到仿形旋轮在所有道次下每一时刻的下压量；

步骤4：根据所有道次下每一时刻的下压量编写数控代码程序，即可通过数控系统加工出预成形豁口。

所述步骤2包括：

步骤2.1：定义圆柱形被旋压管件截面圆的圆心为C点，截面圆的半径为a；

步骤2.2：计算当前道次下仿形旋轮的下压量，包括：

步骤2.2.1：定义当前道次下仿形旋轮轨迹的曲率半径为R，仿形旋轮轨迹的圆心为O点，仿形旋轮在当前道次下第一次与被旋压管件接触时，定义为当前道次下的起始时刻，即t＝0，在t＝0时刻，被旋压管件开始产生第一个形变点B₀点，仿形旋轮在t＝0时刻时的截面圆圆心记为A₀点，仿形旋轮在第t时刻的截面圆圆心记为A_t点，则当前道次下被旋压管件截面圆的圆心C与仿形旋轮截面圆的圆心A₀的距离为S，利用公式(1)、公式(2)分别计算∠B₀OC的余弦值，令则表示为：