一種基于球面旋輪的錐臺圓柱組合形薄壁件無模旋壓方法，步驟為：將圓形板坯裝夾到數控旋壓機主軸與尾頂之間，圓形板坯、主軸及尾頂軸心重合，球面旋輪、圓形板坯、主軸及尾頂軸心處于同一水平面，球面旋輪軸心與主軸平行；控制球面旋輪沿Z軸移動，使球面弧頂與圓形板坯旋壓表面接觸，完成球面旋輪Z向起始定位；控制球面旋輪沿X軸移動，完成球面旋輪X向起始定位；確定球面旋輪上最終接觸點在旋壓成形初始階段的坐標；確定成形件錐臺段在完成全部變形時球面旋輪上最終接觸點的X向及Z向位移；設定成形件圓柱段加工參數，將全部參數輸入數控旋壓機系統中；啟動數控旋壓機，以系統生成的加工程序執行無模旋壓成形過程，直到將圓形板坯加工成形。

技術領域

本發明屬于金屬板材旋壓成形技術領域，特別是涉及一種基于球面旋輪的錐臺圓柱組合形薄壁件無模旋壓方法。

背景技術

旋壓成形因其具有高效、低成本、高材料利用率等特點，被廣泛應用于航空、航天、汽車等工業領域。自從近代旋壓技術問世以來，國內外學者對常規回轉體零件的旋壓成形開展了很多研究工作，經過不斷完善，圓截面旋壓工藝精確穩定成形理論已經有了很大發展。隨著科技的發展，關于旋壓成形技術與理論的研究，已經深入到無芯模旋壓成形，而無芯模旋壓時，工件懸空并有較大自由度，變形條件相對復雜，且成形較難控制。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于球面旋輪的錐臺圓柱組合形薄壁件無模旋壓方法，首次引入球面旋輪，同時以特定的旋輪路徑軌跡進行旋壓成形，能夠有效提高產品設計和預研階段的錐臺圓柱組合形薄壁件的加工效率，能夠進一步發揮無模旋壓技術在產品預研和試制階段的制造柔性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于球面旋輪的錐臺圓柱組合形薄壁件無模旋壓方法，包括如下步驟：

步驟一：選定一臺數控旋壓機，將圓形板坯裝夾到數控旋壓機的主軸與尾頂之間，保證圓形板坯、主軸及尾頂三者的軸向中心線相重合；

步驟二：在數控旋壓機上安裝上自制的球面旋輪，且球面旋輪的徑向邊沿加工有圓倒角，圓倒角與球面旋輪的主體球面之間為平滑相切過渡；調整球面旋輪的高度，使球面旋輪、圓形板坯、主軸及尾頂四者的軸向中心線處于同一水平面內，且球面旋輪的軸向中心線與主軸的軸向中心線相平行；

步驟三：控制球面旋輪沿Z軸移動，直到球面旋輪的球面弧頂與圓形板坯的旋壓表面相接觸，并將該接觸點記為球面旋輪的Z向起始定位點，且球面旋輪的Z向起始定位點的坐標計算公式為Z_BCSR＝-t₀，式中，Z_BCSR為球面旋輪的Z向起始點定位點坐標，t₀為圓形板坯的厚度；

步驟四：控制球面旋輪沿X軸移動，并將球面旋輪的徑向尺寸最大點記為X向起始定位點，且球面旋輪的X向起始定位點的坐標計算公式為X_BCSR＝r_S，其中，r_S＝(R_S+δ)-(L_B-r_B)tanβ，式中，X_BCSR為球面旋輪的X向起始定位點坐標，r_S為球面旋輪的X向起始定位點與主軸軸向中心線的垂直距離，R_S為主軸的半徑，δ為成形件的錐面拐點與主軸外表面的最小間隙，L_B為球面旋輪的軸向厚度，r_B為球面旋輪的徑向邊沿圓倒角的半徑，β為成形件的縱截面半錐角；然后將計算得到的X_BCSR輸入數控旋壓機的系統中；