本發明涉及一種圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計方法，包括以下步驟：S1、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計原理；S2、確定圓軌跡下空間包絡成形中心；S3、建立直角坐標系；S4、根據S3中建立的直角坐標系，確定待成形構件上表面的點坐標；S5、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模初始位置；S6、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計過程；S7、計算圓軌跡下空間包絡成形包絡模任意一點坐標，進而實現圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計。本發明設計方法簡單、高效，具有很強的實用性，通用性，能夠根據已知構件方便快捷地設計出相應的包絡模。

技術領域

本發明涉及增量塑性成形技術領域，更具體地說，涉及一種圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計方法。

背景技術

空間包絡成形是指在包絡模與構件相對運動過程中，由包絡模的復雜空間運動軌跡包絡成構件形狀的塑性成形方法。空間包絡成形技術屬于連續局部塑性成形新技術，通過包絡模的包絡運動直接成形得到構件的復雜特征，成形力小，材料利用率高，成形精度好，能獲得較好的金屬流線，使性能獲得保證，從而滿足高性能、高效率加工制造的要求。

空間包絡成形過程中，包絡模繞軸線做回轉運動，而待成形的構件為非回轉體，且包絡模與待成形構件的接觸位置時刻在發生變化，這就導致包絡模的設計變得十分困難。

同時，在空間包絡成形制造過程中，每一個構件的復雜表面都需要一個與其對應的包絡模，這也對包絡上模的設計效率提出巨大的要求。因此，亟需一種通用的包絡模精確設計方法來解決這些問題。目前，國內外還沒有關于包絡模精確設計方法的報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計方法，可以依據構件表面形狀精確設計出在空間包絡中與其對應的包絡模。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計方法，包括以下步驟：

S1、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計原理：

空間包絡成形包絡模為傾斜角為β的錐體，其錐面用來包絡成形構件上表面，包絡模在構件上表面嚙合轉動一周后回到初始位置；

S2、確定圓軌跡下空間包絡成形中心；

S3、建立直角坐標系；以確定的空間包絡成形中心O點為坐標原點，以通過坐標原點的豎直軸線為z軸建立直角坐標系O-xyz；

S4、根據S3中建立的直角坐標系，確定待成形構件上表面的點坐標；

S5、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模初始位置；

S6、確定圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計過程，具體為：

在構件上表面選取任意一點A(x,y,z)，過O點作AOz平面的垂線，將A點繞該垂線向上旋轉γ角，獲得的A′(x′,y′,z′)點即為該構件對應的包絡模上任意一點。A點到A′點的過程可以看作A點先繞z軸逆時針轉動α角到xOz平面內的A″(x″,y″,z″)點，然后A″點繞y軸逆時針轉動γ角到A″′(x″′,y″′,z″′)點，最后A″′點繞z軸順時針轉動α角，此時所得到的點即為A′點；

S7、計算圓軌跡下空間包絡成形包絡模任意一點坐標，進而實現圓軌跡下空間包絡成形包絡模精確設計。

上述方案中，在所述步驟S2中，構件上表面任意一點O點可作為空間包絡成形中心，當構件上表面以外的點作為空間包絡成形中心時，該點需位于構件上表面最低點所在的水平面上。

上述方案中，在所述步驟S5中，空間包絡成形包絡模軸線與z軸重合，包絡模軸線與包絡模錐體表面的交點位于O點且在空間包絡成形過程中保持不動。

上述方案中，根據S6中幾何和運動關系，由A點到A″點的坐標變換關系為：