发明名称 一种螺旋孔型斜轧轧辊柔性设计方法
摘要 本发明属于回转塑性加工领域。一种螺旋孔型斜轧轧辊柔性设计方法,其特征在于包括如下步骤:第一步:在三维建模软件中设置和定义轧辊孔型相关参数;第二步:以轧辊基圆为截面轮廓,通过拉伸命令创建圆柱实体特征;第三步:创建初始凸棱螺旋轨迹线和轮廓截面,通过将初始凸棱轮廓截面沿螺旋轨迹线扫描,在上一步实体圆柱面上创建螺距为基本导程、高度为轧件最大横截面位置半径的初始螺旋凸棱;第四步:获得不同孔型位置的凸棱高度尺寸,实现轧辊凸棱高度按设计的变化规律变化;第五步:实现轧辊螺旋孔型的变导程几何变化特征;第六步:完成斜轧轧辊的全部三维设计。可快速、准确的生成轧辊三维实体模型,实现轧辊柔性设计,并显著提高设计效率和精度。
申请公布号 CN104148397B 申请公布日期 2017.01.18
申请号 CN201410325033.3 申请日期 2014.07.09
申请人 武汉理工大学 发明人 钱东升;华林;曹强
分类号 B21B27/02(2006.01)I 主分类号 B21B27/02(2006.01)I
代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人 唐万荣
主权项 一种螺旋孔型斜轧轧辊柔性设计方法,其特征在于包括如下步骤:第一步:在三维建模软件中设置和定义轧辊孔型相关参数,相关参数包括轧件尺寸、轧辊基圆直径、孔型凸棱起始和终了凸棱高度、和孔型各区段导程值;第二步:以轧辊基圆为截面轮廓,通过拉伸命令创建圆柱实体特征;第三步:创建初始螺旋凸棱螺旋轨迹线和初始螺旋凸棱轮廓截面,通过将初始螺旋凸棱轮廓截面沿初始螺旋凸棱螺旋轨迹线扫描,在上一步圆柱实体特征的圆柱面上创建螺距为基本导程、高度为轧件最大横截面位置半径的初始螺旋凸棱;第四步:借助尺寸关系式驱动矩形切口截面深度尺寸,将此矩形切口截面沿初始螺旋凸棱螺旋轨迹线扫描,矩形切口截面扫描过程与初始螺旋凸棱做布尔减运算,获得不同孔型位置的凸棱高度尺寸,实现轧辊凸棱高度按设计的变化规律变化;驱动矩形切口截面深度尺寸的尺寸关系式按下述方法确定:a)当凸棱高度按直线规律变化,矩形切口截面深度尺寸由以下尺寸关系式来驱动:sdx=R‑h<sub>0</sub>+(h<sub>0</sub>‑h<sub>b</sub>)*trajpar式中sdx为矩形切口截面深度尺寸代号,R为轧件最大横截面半径,h<sub>0</sub>和h<sub>b</sub>分别为扫描起始和扫描结束凸棱高度,trajpar是轨迹参数,它是从0~1的呈线性变化的一个变量,代表扫描特征的长度百分比;b)当凸棱高度按曲线规律变化,且变化规律有确定的函数表达式h(θ)时,可将函数表达式通过变量代换将自变量螺旋孔型展开线度数θ通转化为包含trajpar的自变量,进而可以得到用来驱动矩形切口截面深度尺寸的尺寸关系式:h(θ)=h((θ<sub>b</sub>‑θ<sub>0</sub>)*trajpar+θ<sub>0</sub>)sdx=R‑h(θ)=R‑h((θ<sub>b</sub>‑θ<sub>0</sub>)*trajpar+θ<sub>0</sub>)式中θ<sub>0</sub>和θ<sub>b</sub>分别为扫描起始和扫描结束螺旋孔型展开线度数,根据初始定义的孔型成形段螺旋孔型展开线度数θ<sub>f</sub>和精整段螺旋孔型展开线度数θ<sub>s</sub>,由以下关系式确定:θ<sub>0</sub>=θ<sub>s</sub>θ<sub>b</sub>=θ<sub>f</sub>+θ<sub>s</sub>c)当凸棱高度按照经验数据设计的变化规律变化,无法用特定的函数关系来表示时,可先创建凸棱高度随螺旋孔型展开线度数θ变化的特征曲线;再借助evalgraph映射函数来表示特征曲线;最后通过包含evalgraph映射函数的下述尺寸关系式来驱动矩形切口截面深度尺寸:sdx=R‑evalgraph("graph_name",(θ<sub>b</sub>‑θ<sub>0</sub>)*trajpar+θ<sub>0</sub>)式中,graph_name为创建的凸棱高度变化的特征曲线名称,evalgraph映射函数表达式表示输出变量(θ<sub>b</sub>‑θ<sub>0</sub>)*trajpar+θ<sub>0</sub>在凸棱高度变化特征曲线中对应的高度值;第五步:创建包络凸棱变导程一侧多余实体部分的面组,并以此面组与凸棱实体做布尔减运算来切除变导程一侧多余实体部分,实现轧辊螺旋孔型的变导程几何变化特征;包括以下4个步骤:a)依次创建各区段凸棱变导程一侧凸棱的理论圆弧形曲面轮廓和扫描用螺旋轨迹线,每个区段扫描用螺旋轨迹线轴向长度由该区段螺旋孔型展开线度数除以360再乘以基本导程确定,扫描螺距为各个区段对应的导程值,其中直线段长度S应保证该直线段扫描时能越过圆弧型槽的最低点,可以由下式确定:s=(T<sub>0</sub>‑T<sub>15</sub>)/4+2其中T<sub>15</sub>为成形段第十五个变导程区段导程;b)以基本导程为螺距,垂直于轴向并过圆弧型槽最低点的直线段创建扫描截面,并创建过整个螺旋型槽最低点轨迹的螺旋扫描曲面,其中扫描截面的直线段长度B按起始凸棱高度的三倍确定;c)在上述螺旋扫描曲面起始和终了截面位置用填充命令创建两个填充面;d)通过曲面合并命令将上述创建的面合并为一个包络凸棱变导程侧多余实体部分的面组,再通过做布尔减运算切除该面组包络的凸棱变导程侧多余实体部分,从而实现轧辊螺旋孔型的变导程几何特征;第六步:创建储料槽、与主轴装配的中心孔和倒圆角特征,完成轧辊的全部三维设计。
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