一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法与流程

本发明涉及空间包络成形领域，更具体地说，涉及一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法。

背景技术：

薄壁高筋壁板构件质量轻、承载能力高，是贮箱箱体、飞机舱体、船舶船身的重要组成部分。但是薄壁高筋壁板构件几何形状复杂、筋条高厚比大，制造难度大，其高性能高精度的制造方法一直是国内外研究热点。

空间包络成形方法是一种连续局部塑性成形新方法，通过包络模的包络运动对坯料进行多道次局部辗压成形，实现薄壁高筋壁板构件高性能低成本制造。但是在空间包络成形过程中，包络模和壁板构件可能发生干涉，两者发生干涉后，成形的壁板构件成形精度降低、表面质量下降。因此，为消除包络模和壁板构件之间的干涉，提高壁板构件成形精度和表面质量，需要对空间包络成形包络模进行修正。目前，还没有关于薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法的报道。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法，能够消除包络模上和壁板构件的干涉区域，获得不干涉的包络模。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法，包括以下步骤：

s1、建立直角坐标系；以包络模包络中心点为坐标原点o，以通过坐标原点的竖直轴线为z轴，以坐标原点o所在水平面为xoy平面，建立直角坐标系o-xyz；

s2、确定包络模干涉区域内任意一点坐标w(x，y，z)和对应干涉平面方程ax+by+cz+d＝0，计算该点最大干涉量δmax；

s3、根据步骤s2中的干涉平面方程和最大干涉量确定修正量k和点w修正后的点wc坐标(xc，yc，zc)，从而对干涉区域进行修正；

s4、判断修正后的包络模和壁板构件是否干涉，如果干涉，通过增加修正量对仍存在干涉的区域再次进行修正；

s5、重复步骤s4，直至获得不干涉的包络模。

上述方案中，最大干涉量δmax的计算方程如公式(1)所示：

式中，是包络模锥角。

上述方案中，修正量k的计算方程如公式(2)所示：

|k|＝δmax+nδk(2)

式中，若干涉区域在平面外侧则k为负值，若干涉区域在平面内侧则k为正值；δk为调整量，δk越小修正精度越高；n为修正次数。

上述方案中，修正后点wc坐标(xc，yc，zc)如公式(3)所示。

实施本发明的薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法，具有以下有益效果：

(1)通过薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法，消除包络模上和壁板构件的干涉区域，获得不干涉的包络模；

(2)薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法能够提高壁板构件成形精度，减少表面缺陷，提高力学性能，延长使用寿命；

(3)通过最大干涉量确定修正量，能够减少包络模修正次数，提高修正效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是薄壁高筋壁板空间包络成形包络模修正流程图；

图2是薄壁高筋壁板构件三维模型；

图3是包络模上点w和壁板构件最大干涉位置示意图；

图4是消除干涉的包络模三维模型。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正方法包括以下步骤：

s1、确定薄壁高筋壁板构件空间包络成形包络模修正原则。在同一特定直角坐标系中计算干涉区域中各点的最大干涉量，进而确定各点修正量和修正方程，通过修正方程对包络模干涉区域进行修正，如果干涉区域未能完全消除，则增加未消除干涉区域中各点的修正量再次修正，重复以上步骤直至干涉区域完全消除，如图1所示。

s2、建立直角坐标系。以包络模包络中心点为坐标原点o，以通过坐标原点的竖直轴线为z轴，以坐标原点o所在水平面为xoy平面，建立直角坐标系o-xyz，如图2所示。其中，薄壁高筋壁板长度140mm、宽度140mm、腹板厚2mm，横纵各有四条筋，筋厚3mm、筋高20mm。

s3、确定包络模干涉区域内任意一点坐标w(-17.56,-17.56,13)和对应干涉平面方程x+y+35.12＝0，计算该点最大干涉量δmax，如图3所示。根据干涉平面方程和最大干涉量，确定修正量和点w修正后的点wc坐标(xc，yc，zc)，从而对干涉区域进行修正；

s4、判断修正后的包络模和壁板构件是否干涉，如果干涉，通过增加修正量对仍存在干涉的区域再次进行修正；

s5、重复步骤s4，直至获得不干涉的包络模，如图4所示。

进一步的，包络模的锥角根据公式(1)计算点w最大干涉量δmax＝0.47。

进一步的，最大干涉量δmax＝0.47，调整量δk＝0.0001，修正次数n＝1，干涉区域在平面外侧，则修正量k的计算方程如公式(2)所示。

k＝-(δmax+nδk)＝-0.4701(2)

进一步的，修正后点wc坐标(xc，yc，zc)如公式(3)所示。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。