一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)塑性加工領(lǐng)域。一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟：第一步：在三維建模軟件中設(shè)置和定義軋輥孔型相關(guān)參數(shù)；第二步：以軋輥基圓為截面輪廓，通過拉伸命令創(chuàng)建圓柱實體特征；第三步：創(chuàng)建初始凸棱螺旋軌跡線和輪廓截面，通過將初始凸棱輪廓截面沿螺旋軌跡線掃描，在上一步實體圓柱面上創(chuàng)建螺距為基本導(dǎo)程、高度為軋件最大橫截面位置半徑的初始螺旋凸棱；第四步：獲得不同孔型位置的凸棱高度尺寸，實現(xiàn)軋輥凸棱高度按設(shè)計的變化規(guī)律變化；第五步：實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何變化特征；第六步：完成斜軋軋輥的全部三維設(shè)計?？煽焖?、準確的生成軋輥三維實體模型，實現(xiàn)軋輥柔性設(shè)計，并顯著提高設(shè)計效率和精度。
【專利說明】一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)塑性加工領(lǐng)域，具體涉及一種球形、圓柱形或圓錐形等回轉(zhuǎn)體零件螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002]螺旋孔型斜軋(簡稱斜軋)是一種球形、圓柱形、圓錐形等回轉(zhuǎn)體零件先進回轉(zhuǎn)塑性成形技術(shù)，相比傳統(tǒng)鍛壓、鑄造和車削工藝具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、節(jié)材、高效等顯著優(yōu)點，廣泛用于球磨鋼球、軸承鋼球和滾子等回轉(zhuǎn)體零件的成形制造。螺旋孔型斜軋中，精確的軋輥設(shè)計是軋輥制造以及軋制產(chǎn)品精度的重要保障。然而，由于軋輥模具孔型曲面較為復(fù)雜，為變導(dǎo)程和變高度的螺旋孔型，目前還未有一套高效、精確的設(shè)計方法。傳統(tǒng)的設(shè)計是借助編程計算孔型曲面上特征曲線的數(shù)據(jù)點，再將其導(dǎo)入三維軟件中依次進行各特征曲線和曲面的擬合，最后將軋輥曲面進行實體化，這一過程既繁瑣復(fù)雜又降低了設(shè)計精度。另外，當設(shè)計不同尺寸規(guī)格產(chǎn)品的軋輥或需對軋輥孔型結(jié)構(gòu)參數(shù)做調(diào)整、修正時，傳統(tǒng)方法須逐一從頭開始重新進行，耗費大量設(shè)計時間和精力。因此，現(xiàn)有的螺旋孔型斜軋軋輥設(shè)計過程復(fù)雜、效率低、精度差，即不符合現(xiàn)代設(shè)計理念，也不能較好的滿足螺旋孔型斜軋工藝設(shè)計需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法?；谠撛O(shè)計方法，通過對同一幾何類型零件螺旋孔型斜軋軋輥建立參數(shù)化模型，只需輸入相關(guān)的孔型幾何參數(shù)，即可快速、準確的生成軋輥三維實體模型，實現(xiàn)軋輥柔性設(shè)計，并顯著提高設(shè)計效率和精度。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟:
[0005]第一步:在三維建模軟件中設(shè)置和定義軋輥孔型相關(guān)參數(shù)，主要包括軋制零件尺寸、軋輥基圓直徑、孔型凸棱起始和終了凸棱高度和孔型各分區(qū)段導(dǎo)程值等；
[0006]第二步:以軋輥基圓為截面輪廓，通過拉伸命令創(chuàng)建圓柱實體特征；
[0007]第三步:創(chuàng)建初始凸棱螺旋軌跡線和輪廓截面，通過將初始凸棱輪廓截面沿螺旋軌跡線掃描，在上一步實體圓柱面上創(chuàng)建螺距為基本導(dǎo)程、高度為軋件最大橫截面位置半徑的初始螺旋凸棱；
[0008]第四步:借助尺寸關(guān)系式驅(qū)動切口截面深度方向尺寸，將此矩形切口截面沿初始凸棱螺旋軌跡線掃描，切口截面掃描過程與凸棱實體做布爾減運算，獲得不同孔型位置的凸棱高度尺寸，實現(xiàn)軋輥凸棱高度按設(shè)計的變化規(guī)律變化；
[0009]第五步:創(chuàng)建包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程一側(cè)多余實體材料的面組，并以此面組與凸棱實體做布爾減運算來切除變導(dǎo)程一側(cè)多余實體部分，實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何變化特征；
[0010]第六步:創(chuàng)建儲料槽、與主軸裝配的中心孔和倒圓角特征，完成斜軋軋輥的全部三維設(shè)計。
[0011]其進一步特征在于:第四步，切口截面深度尺寸的驅(qū)動關(guān)系式按下述方法確定:
[0012]a)當凸棱高度按直線規(guī)律變化，切口截面深度尺寸由以下關(guān)系式來驅(qū)動:
[0013]sdx = R-h0+(h0-hb) ^trajpar
[0014]式中sdx為切口截面深度尺寸代號，R為軋件最大橫截面半徑，h和hb分別為掃描起始(孔型凸棱終了)和掃描結(jié)束(孔型凸棱起始)凸棱高度，trajpar是軌跡參數(shù)，它是從O?I的呈線性變化的一個變量，代表掃描特征的長度百分比；
[0015]b)當凸棱高度按曲線規(guī)律變化，且變化規(guī)律有確定的函數(shù)表達式h(0)時，可將函數(shù)表達式通過變量代換將自變量螺旋孔型展開線度數(shù)Θ通轉(zhuǎn)化為包含trajpar的自變量，進而可以得到用來驅(qū)動切口截面深度尺寸的函數(shù)關(guān)系式:
[0016]h ( Θ ) = h (( Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ 0)
[0017]sdx = R-h ( θ ) = R-h (( Θ b- Θ 0) ^trajpar+ θ 0)
[0018]式中Θ ^和θ b分別為掃描起始(螺旋孔型終了位置)和掃描結(jié)束(螺旋孔型起始位置)螺旋凸棱展開線度數(shù)，根據(jù)初始定義的孔型成形段螺旋長度9{和精整段螺旋長度Qs，由以下關(guān)系式確定:
[0019]Θ 0 = Θ S
[0020]Θ b = Θ f+ Θ s
[0021]c)當凸棱高度按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)計的變化規(guī)律變化，無法用特定的函數(shù)關(guān)系來表示時，可先創(chuàng)建凸棱高度隨螺旋孔型展開線度數(shù)Θ變化的特征曲線；再借助evalgraph映射函數(shù)來表示特征曲線；最后通過包含evalgraph映射函數(shù)的下述關(guān)系式來驅(qū)動切口截面深度尺寸:
[0022]sdx = R-evalgraph ("graph_name", ( Θ b- θ 0) ^trajpar+ θ 0)
[0023]式中，graph_name為創(chuàng)建的凸棱高度變化曲線名稱，evalgraph映射函數(shù)表達式表示輸出變量(Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ ^在高度變化特征曲線中對應(yīng)的高度值。
[0024]按照上述技術(shù)方案，第五步包括以下4個步驟:
[0025]a)依次創(chuàng)建各區(qū)段凸棱變導(dǎo)程一側(cè)凸棱的理論圓弧形曲面輪廓和掃描用螺旋軌跡線，每個區(qū)段掃描軌跡軸向長度由該區(qū)段度數(shù)除以360再乘以基本導(dǎo)程確定，掃描螺距為各個區(qū)段對應(yīng)的導(dǎo)程值，掃描截面輪廓如圖4所示，其中平直段長度S應(yīng)保證該直線段掃描時能越過圓弧型槽的最低點，可以由下式確定:
[0026]s = (T0-T15) /4+2
[0027]其中T15為凸棱最后一個區(qū)段變導(dǎo)程一側(cè)的導(dǎo)程值；
[0028]b)以基本導(dǎo)程為螺距，垂直于軸向并過圓弧型槽最低點的直線段為掃描截面(圖5所示)，創(chuàng)建過整個螺旋型槽最低點軌跡的螺旋曲面，其中掃描截面的直線段長度B按起始凸棱高度hb的三倍確定；
[0029]c)在上述螺旋掃描曲面起始和終了截面位置用填充命令創(chuàng)建兩個填充面；
[0030]d)通過曲面合并命令將上述創(chuàng)建的曲面合并為一個包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分的面組(圖6所示)，再通過做布爾減運算切除該面組包絡(luò)的凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分，從而實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何特征。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性參數(shù)化設(shè)計方法，針對軋輥螺旋孔型變高度和變導(dǎo)程設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題，先創(chuàng)建高度恒為零件截面最大半徑、螺距恒為孔型基本導(dǎo)程的初始螺旋凸棱，再借助尺寸關(guān)系式驅(qū)動掃描截面深度尺寸實現(xiàn)凸棱變高度設(shè)計，最后通過構(gòu)建包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程一側(cè)多余實體材料的螺旋面組來切除多余實體部分實現(xiàn)螺旋孔型變導(dǎo)程設(shè)計。該方法直接調(diào)用三維造型軟件中螺旋線等特征的創(chuàng)建命令，同時借助尺寸關(guān)系式來驅(qū)動螺旋掃描中變化的幾何尺寸，避免了通過編程進行計算的繁瑣和后續(xù)擬合引起的誤差，有效地保證了螺旋孔型設(shè)計精度。同時對于具有相同工藝設(shè)計準則的某一系列尺寸零件，通過建立統(tǒng)一的參數(shù)化模型，當需要修改軋輥參數(shù)或者進行其它尺寸規(guī)格零件孔型斜軋軋輥設(shè)計時，只需修改定義的孔型設(shè)計參數(shù)即可快速、準確地實現(xiàn)三維設(shè)計，具有高效、精確、柔性設(shè)計優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是創(chuàng)建初始螺旋凸棱的掃描截面示意圖。
[0033]圖2是創(chuàng)建完成的初始軋輥螺旋孔型圖。
[0034]圖3是實現(xiàn)不同孔型位置高度變化特征的軋輥螺旋孔型圖。
[0035]圖4是創(chuàng)建過凸棱變導(dǎo)程一側(cè)理論輪廓的掃描截面示意圖。
[0036]圖5是創(chuàng)建過圓弧型槽最低點螺旋曲面的掃描截面示意圖。
[0037]圖6是包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分的面組圖。
[0038]圖7是切除凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體材料后的軋輥螺旋孔型圖。
[0039]圖8是創(chuàng)建完成的軋輥實體模型圖。

【具體實施方式】
[0040]下面以典型的球形零件孔型斜軋軋輥設(shè)計為例，結(jié)合附圖，說明本發(fā)明孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法的【具體實施方式】。
[0041]本發(fā)明的一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0042]一、在三維建模軟件中設(shè)置和定義軋輥孔型相關(guān)參數(shù)，將模型精度調(diào)至0.0Olmm,所需參數(shù)包括:
[0043]
Radial_part球形零件半徑(R)
Begin height rib孔型凸棱起始高度(hb)
fmished height rib孔型凸棱終了高度(ho)
Basic—load螺旋孔型基本導(dǎo)程(To)
Basic diamater roll乳棍基圓直徑(Db)
Diamater center hole乳輥中心轉(zhuǎn)配孔直徑(Db)
Length—roll乳親總長度(L)
Angl_forming—stage孔型成形段螺旋長度(度數(shù))(0f)
Angl—sizing—stage孔型精整段螺旋長度(度數(shù))(Gs)
Angl_cut孔型精整段切除長度(度數(shù))(?)
Radial—hopper儲料槽半徑(r)
[0044]
Angl_every_scclor每個分區(qū)段長度(度數(shù))(ΔΘ)
Lead_l成形段第一個變導(dǎo)程區(qū)段導(dǎo)程(T1)
Lead—2成形段第二個變導(dǎo)程區(qū)段導(dǎo)程(T2)
Lead—15成形段第十五個變導(dǎo)程區(qū)段導(dǎo)程(T15)
[0045]由于孔型成形階段分區(qū)段個數(shù)的不確定，參數(shù)化建模時默認15個區(qū)段，輸入?yún)?shù)時，對于超出的區(qū)段的導(dǎo)程都輸入軋輥螺旋孔型最末區(qū)段的導(dǎo)程值即可。各分區(qū)段導(dǎo)程主要用于凸棱變導(dǎo)程一側(cè)理論輪廓曲面的構(gòu)建，對于構(gòu)建的多余區(qū)段曲面，通過后續(xù)與其他曲面合并即可去除掉。
[0046]二、以軋輥基圓(直徑Db)為截面輪廓，通過拉伸命令創(chuàng)建圓柱體實體特征。
[0047]三、創(chuàng)建初始凸棱螺旋軌跡線和輪廓截面，通過將初始凸棱輪廓截面沿螺旋軌跡線掃描，在上一步實體圓柱面上創(chuàng)建螺距為基本導(dǎo)程Ttl、高度為零件最大截面半徑R的初始螺旋凸棱。掃描軌跡軸向長度為設(shè)計的整個螺旋孔型結(jié)構(gòu)展開后軸向長度。掃描截面為凸棱法向截面輪廓，其高度為球形零件半徑R，兩側(cè)邊均為球形零件截面的四分之一圓弧，其示意圖如圖1所示。圖中Ttl為孔型基本導(dǎo)程，L。螺旋掃描起始位置的偏置距離，是由于在設(shè)計軸承類鋼球孔型時須切除一定長度的精整凸棱而產(chǎn)生，由下式可確定其值:
[0048]Lc = T0 Θ c/360
[0049]式中Θ。為孔型精整段切除長度。
[0050]螺旋掃描完成后通過進一步切除超出起始端面的多余實體部分，則得到具有恒定導(dǎo)程、恒定高度的初步螺旋孔型結(jié)構(gòu)，如圖(2)所示。
[0051]四、借助尺寸關(guān)系式驅(qū)動切口截面深度方向尺寸，將此矩形切口截面沿初始凸棱螺旋軌跡線掃描，切口截面掃描過程與凸棱實體做布爾減運算，獲得不同孔型位置的凸棱高度尺寸，實現(xiàn)軋輥凸棱高度按設(shè)計的變化規(guī)律變化。切口截面深度尺寸的驅(qū)動關(guān)系式按下述方法確定:
[0052]a)當凸棱高度按直線規(guī)律變化，切口截面深度尺寸由以下關(guān)系式來驅(qū)動:
[0053]sdx = R-h0+(h0-hb) ^trajpar
[0054]式中sdx為切口截面深度尺寸代號，R為軋件最大橫截面半徑，h和hb分別為掃描起始(孔型凸棱終了)和掃描結(jié)束(孔型凸棱起始)凸棱高度，trajpar是軌跡參數(shù)，它是從O?I的呈線性變化的一個變量，代表掃描特征的長度百分比。
[0055]b)當凸棱高度按曲線規(guī)律變化，且變化規(guī)律有確定的函數(shù)表達式h(0)時，可將函數(shù)表達式通過變量代換將自變量螺旋孔型展開線度數(shù)Θ通轉(zhuǎn)化為包含trajpar的自變量，進而可以得到用來驅(qū)動切口截面深度尺寸的函數(shù)關(guān)系式:
[0056]h ( Θ ) = h (( Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ 0)
[0057]sdx = R-h ( θ ) = R-h (( Θ b- Θ 0) *trajpar+ Θ 0)
[0058]式中Θ ^和Θ b分別為掃描起始(螺旋孔型終了位置)和掃描結(jié)束(螺旋孔型起始位置)螺旋凸棱展開線度數(shù)，根據(jù)初始定義的孔型成形段螺旋長度9{和精整段螺旋長度Qs，由以下關(guān)系式確定:
[0059]θ 0 = Θ s
[0060]θ b = θ f+ θ s
[0061]c)當凸棱高度按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)計的變化規(guī)律變化，無法用特定的函數(shù)關(guān)系來表示時，可先創(chuàng)建凸棱高度隨螺旋孔型展開線度數(shù)Θ變化的特征曲線；再借助evalgraph映射函數(shù)來表示特征曲線；最后通過包含evalgraph映射函數(shù)的下述關(guān)系式來驅(qū)動切口截面深度尺寸:
[0062]sdx = R-evalgraph ("graph_name", ( Θ b- θ 0) ^trajpar+ θ 0)
[0063]式中，graph_name為創(chuàng)建的凸棱高度變化曲線名稱，evalgraph映射函數(shù)表達式表示輸出變量(Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ ^在高度變化特征曲線中對應(yīng)的高度值。
[0064]按照上述方法，假定凸棱高度選擇按最常見的直線規(guī)律變化，完成的變高度螺旋孔型三維實體如圖3所示。
[0065]五、創(chuàng)建包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程一側(cè)多余實體材料的面組，并以此面組與凸棱實體做布爾減運算來切除變導(dǎo)程一側(cè)多余實體部分，實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何變化特征，包括以下4個步驟:
[0066]a)依次創(chuàng)建各區(qū)段凸棱變導(dǎo)程一側(cè)凸棱的理論圓弧形曲面輪廓和掃描用螺旋軌跡線，每個區(qū)段掃描軌跡軸向長度由該區(qū)段度數(shù)除以360再乘以基本導(dǎo)程確定，掃描螺距為各個區(qū)段對應(yīng)的導(dǎo)程值，掃描截面輪廓如圖4所示，其中平直段長度S應(yīng)保證該直線段掃描時能越過圓弧型槽的最低點，可以由下式確定:
[0067]s = (T0-T15) /4+2
[0068]其中T15為凸棱最后一個區(qū)段變導(dǎo)程一側(cè)的導(dǎo)程值；
[0069]b)以基本導(dǎo)程為螺距，垂直于軸向并過圓弧型槽最低點的直線段為掃描截面(圖5所示)，創(chuàng)建過整個螺旋型槽最低點軌跡的螺旋曲面，其中掃描截面的直線段長度B按起始凸棱高度hb的三倍確定；
[0070]c)在上述螺旋掃描曲面起始和終了截面位置用填充命令創(chuàng)建兩個填充面；
[0071]d)通過曲面合并命令將上述創(chuàng)建的曲面合并為一個包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分的面組(圖6所示)，再通過做布爾減運算切除該面組包絡(luò)的凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分，從而實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何特征，如圖7所示。
[0072]六、創(chuàng)建儲料槽、與主軸裝配的孔和倒圓角特征，完成軋輥三維設(shè)計，如圖8所示。
[0073]實例I
[0074]下面以半徑R為15mm的軸承鋼球斜軋成形用軋輥為例，論述球形零件斜軋成形用軋輥參數(shù)模型的建立及其可靠性。
[0075]I)依據(jù)斜軋工藝設(shè)計方法，計算得到半徑R為15_軸承鋼球斜軋成形用軋輥孔型的參數(shù)，將各參數(shù)輸入到如下所示的參數(shù)化模型的參數(shù)列表中(長度尺寸單位為mm，角度單位為度數(shù))。
[0076]
Radialparl15
Bogin hcight ribI.5
finished—height—rib丨 3.6
[0077]Basic」oad34.319
B as i c_d i am atcr ro 11150
Length—roll145
Diamatcr _ccntcr hole100
Anglformingslagc630
Angl—sizing—stage630
Anglcut270
Radial—hopper3.2
Angl—every—scctor90
Lead—I31,585
Lcad_228.594
Lead—324.494
Lcad_424.859
Lead—523.394
Lead—619.015
Lead—710.923
Lead—810.923
Lead—1510,923
[0078]2)以軋輥基圓為截面輪廓，通過拉伸命令創(chuàng)建圓柱體實體特征。截面圓形尺寸由參數(shù)列表中直徑Db = 150mm驅(qū)動得到。
[0079]3)創(chuàng)建初始凸棱螺旋軌跡線和輪廓截面，通過將初始凸棱輪廓截面沿螺旋軌跡線掃描，在上一步實體圓柱面上創(chuàng)建初始螺旋凸棱。掃描截面如圖1所示，圖中各參數(shù)可由參數(shù)列表中參數(shù)驅(qū)動得到，T0為34.319mm, Lc為25.739mm, R為15_。
[0080]4)將矩形切口截面沿初始凸棱螺旋軌跡線掃描，切口截面掃描過程與凸棱實體做布爾減運算，獲得不同孔型位置的凸棱高度尺寸，實現(xiàn)軋輥凸棱高度按設(shè)計的變化規(guī)律變化。由下述尺寸關(guān)系式驅(qū)動切口截面深度方向尺寸:
[0081]sdx = 15-13.6+(13.6-1.5)*trajpar
[0082]式中sdx為切口截面深度尺寸代號，trajpar是軌跡參數(shù)，它是從O?I的呈線性變化的一個變量，代表掃描特征的長度百分比。
[0083]5)創(chuàng)建包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程一側(cè)多余實體材料的面組，并以此面組與凸棱實體做布爾減運算來切除變導(dǎo)程一側(cè)多余實體部分，實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何變化特征。每個區(qū)段螺旋面組掃描長度由參數(shù)列表中對應(yīng)的導(dǎo)程值(Lead_l到Lead_15)驅(qū)動得到。圖4所示掃描截面，平直段長度S由參數(shù)列表中基本導(dǎo)程值和最后一個區(qū)段導(dǎo)程值驅(qū)動得到，為
7.1615mm。圖所示掃描截面中B值由參數(shù)列表中起始凸棱高度值的3倍驅(qū)動得到，為4.5mm。
[0084]6)創(chuàng)建儲料槽、與主軸裝配的孔和倒圓角特征，完成軋輥參數(shù)化三維模型設(shè)計，如圖⑶所示。
[0085]基于上述方法，創(chuàng)建得到了球形零件斜軋成形用軋輥的三維參數(shù)化幾何模型?；谠搮?shù)化模型，后續(xù)進行其他尺寸規(guī)格球形球形零件的斜軋成形用軋輥設(shè)計、制造時，只需輸入相應(yīng)的孔型參數(shù)，即可快速、自動生成相應(yīng)的軋輥三維CAD幾何模型。
[0086]為驗證按上述參數(shù)化建模方法建立的軋輥三維幾何模型的準確性，依據(jù)半徑為15mm的軸承鋼球斜軋成形用軋輥的三維CAD模型，在數(shù)控機床上實際加工、制造了對應(yīng)的軋輥。將加工制造的軋輥安裝于斜軋設(shè)備上進行了斜軋實驗，軋制得到的軸承鋼球尺寸偏差在±0.05mm附近，具有著較高的精度。由上述實驗可以看出，本發(fā)明所述斜軋軋輥的參數(shù)化、柔性設(shè)計制造方法是可靠的，同時具有較高的設(shè)計效率和設(shè)計精度。
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟: 第一步:在三維建模軟件中設(shè)置和定義軋輥孔型相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)包括軋制零件尺寸、軋輥基圓直徑、孔型凸棱起始和終了凸棱高度、和孔型各分區(qū)段導(dǎo)程值； 第二步:以軋輥基圓為截面輪廓，通過拉伸命令創(chuàng)建圓柱實體特征； 第三步:創(chuàng)建初始凸棱螺旋軌跡線和輪廓截面，通過將初始凸棱輪廓截面沿螺旋軌跡線掃描，在上一步實體圓柱面上創(chuàng)建螺距為基本導(dǎo)程、高度為軋件最大橫截面位置半徑的初始螺旋凸棱； 第四步:借助尺寸關(guān)系式驅(qū)動切口截面深度方向尺寸，將此矩形切口截面沿初始凸棱螺旋軌跡線掃描，切口截面掃描過程與凸棱實體做布爾減運算，獲得不同孔型位置的凸棱高度尺寸，實現(xiàn)軋輥凸棱高度按設(shè)計的變化規(guī)律變化； 第五步:創(chuàng)建包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程一側(cè)多余實體材料的面組，并以此面組與凸棱實體做布爾減運算來切除變導(dǎo)程一側(cè)多余實體部分，實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何變化特征；第六步:創(chuàng)建儲料槽、與主軸裝配的中心孔和倒圓角特征，完成斜軋軋輥的全部三維設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，其特征在于:第四步，切口截面深度尺寸的驅(qū)動關(guān)系式按下述方法確定: a)當凸棱高度按直線規(guī)律變化，切口截面深度尺寸由以下關(guān)系式來驅(qū)動: sdx = R_h0+(h0_hb)氺 trajpar 式中sdx為切口截面深度尺寸代號，R為軋件最大橫截面半徑，h0和hb分別為掃描起始和掃描結(jié)束凸棱高度，trajpar是軌跡參數(shù)，它是從O?I的呈線性變化的一個變量，代表掃描特征的長度百分比； b)當凸棱高度按曲線規(guī)律變化，且變化規(guī)律有確定的函數(shù)表達式h(0)時，可將函數(shù)表達式通過變量代換將自變量螺旋孔型展開線度數(shù)Θ通轉(zhuǎn)化為包含trajpar的自變量，進而可以得到用來驅(qū)動切口截面深度尺寸的函數(shù)關(guān)系式:
h ( Θ ) = h (( Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ 0)
sdx = R-h ( θ ) = R-h (( Θ b- Θ 0) *trajpar+ Θ 0) 式中θο和eb分別為掃描起始和掃描結(jié)束螺旋凸棱展開線度數(shù)，根據(jù)初始定義的孔型成形段螺旋長度θ f和精整段螺旋長度θ s，由以下關(guān)系式確定:
θ O = θ s
θ b = θ f+ θ s C)當凸棱高度按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)計的變化規(guī)律變化，無法用特定的函數(shù)關(guān)系來表示時，可先創(chuàng)建凸棱高度隨螺旋孔型展開線度數(shù)Θ變化的特征曲線；再借助evalgraph映射函數(shù)來表示特征曲線；最后通過包含evalgraph映射函數(shù)的下述關(guān)系式來驅(qū)動切口截面深度尺寸:
sdx = R_evalgraph ("graphjiame", ( Θ b- θ 0)氺trajpar+ θ 0) 式中，graph_name為創(chuàng)建的凸棱高度變化曲線名稱，evalgraph映射函數(shù)表達式表示輸出變量(Θ b- Θ 0) ^trajpar+ Θ ^在高度變化特征曲線中對應(yīng)的高度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋孔型斜軋軋輥柔性設(shè)計方法，其特征在于:第五步包括以下4個步驟: a)依次創(chuàng)建各區(qū)段凸棱變導(dǎo)程一側(cè)凸棱的理論圓弧形曲面輪廓和掃描用螺旋軌跡線，每個區(qū)段掃描軌跡軸向長度由該區(qū)段度數(shù)除以360再乘以基本導(dǎo)程確定，掃描螺距為各個區(qū)段對應(yīng)的導(dǎo)程值，其中平直段長度S應(yīng)保證該直線段掃描時能越過圓弧型槽的最低點，可以由下式確定:
s = (T0-T15)/4+2 其中T15為凸棱最后一個區(qū)段變導(dǎo)程一側(cè)的導(dǎo)程值； b)以基本導(dǎo)程為螺距，垂直于軸向并過圓弧型槽最低點的直線段為掃描截面，創(chuàng)建過整個螺旋型槽最低點軌跡的螺旋曲面，其中掃描截面的直線段長度B按起始凸棱高度hb的三倍確定； c)在上述螺旋掃描曲面起始和終了截面位置用填充命令創(chuàng)建兩個填充面； d)通過曲面合并命令將上述創(chuàng)建的曲面合并為一個包絡(luò)凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分的面組，再通過做布爾減運算切除該面組包絡(luò)的凸棱變導(dǎo)程側(cè)多余實體部分，從而實現(xiàn)軋輥螺旋孔型的變導(dǎo)程幾何特征。
【文檔編號】B21B27/02GK104148397SQ201410325033
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】錢東升, 華林, 曹強 申請人:武漢理工大學(xué)