CN111209630B - 一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法 - Google Patents

一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，包括以下步骤：S1、建立直角坐标系；S2、确定薄壁高筋壁板构件每条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)和远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)；S3、确定构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标；S4、确定包络模表面点A′(x′,y′,z′)在空间包络成形过程中的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标；S5、根据S2和S4计算空间包络成形过程中包络模和构件的时变位置关系；S6、根据S5的计算结果，判断包络模在空间包络成形过程中和构件是否发生干涉。本发明方法能够判断包络模和壁板构件是否发生干涉，对可能存在的干涉区域进行预测。

Description

一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法
技术领域
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干涉判断方法。
背景技术
薄壁高筋壁板构件是高端装备的关键承力构件，广泛应用于航空航天、船舶等领域，其力学性能和承载能力影响装备的整体性能和使用寿命。但薄壁高筋壁板构件外形尺寸大、筋高且薄、腹板薄，其高性能、高精度制造一直是研究热点。
空间包络成形方法是一种连续局部塑性成形新方法，能够高性能、高效率、低成本制造大型薄壁高筋构件。但是对于特定形状的薄壁高筋壁板构件，通过传统方法设计的包络模在空间包络成形过程中可能会和壁板构件发生干涉，降低壁板构件成形精度和表面质量。因此，需要一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，判断包络模和壁板构件是否发生干涉，对可能存在的干涉区域进行预测。目前，还没有关于薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法的报道。
发明内容
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干涉判断方法，能够判断包络模和壁板构件是否发生干涉，对可能存在的干涉区域进行预测。
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干涉判断方法，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，以通过坐标原点且垂直于z轴的平面为xOy平面，建立直角坐标系O-xyz；
S2、确定薄壁高筋壁板构件每条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)和远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)；
S3、确定构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标；
S4、确定包络模表面点A′(x′,y′,z′)在空间包络成形过程中的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标；
S5、根据S2和S4计算空间包络成形过程中包络模和构件的时变位置关系；
S6、根据S5的计算结果，判断包络模在空间包络成形过程中和构件是否发生干涉。
上述方案中，薄壁高筋壁板构件某条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)如公式(1)所示，远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)分别如公式(2)所示；
Figure BDA0002290266720000021
Figure BDA0002290266720000022
式中，h1为构件筋高。
上述方案中，构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标方程如公式(3)所示：
Figure BDA0002290266720000023
式中，γ为包络模在直立状态下母线和水平面的夹角。
上述方案中，包络模表面点A′(x′,y′,z′)的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标如公式(4)所示：
Figure BDA0002290266720000031
式中，θ为包络模在空间包络成形过程中转动的角度。
上述方案中，确定包络模和构件相对位置关系方法：将轨迹点A″(x″,y″,z″)投影到z轴上，投影点为O″(0,0,z2)；直线O″A″和点A所在构件筋表面相交于点A″′(x″′,y″′,z″′)，根据步骤S2和步骤S4计算点的A″′(x″′,y″′,z″′)坐标；包络模和构件时变位置关系由点A″(x″,y″,z″)和点A″′(x″′,y″′,z″′)的相对距离e确定，相对距离的计算方法如公式(5)所示：
Figure BDA0002290266720000032
上述方案中，判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法为：
判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法：根据步骤S5计算的相对距离，确定轨迹点A″(x″,y″,z″)是否在壁板构件实体内，当轨迹点在壁板构件实体内，则包络模和壁板构件发生干涉；反之，则不干涉；包络模和壁板构件是否发生干涉的判断公式如公式(6)和公式(7)所示：
Figure BDA0002290266720000041
Figure BDA0002290266720000042
实施本发明的薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，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干涉判断方法，判断在空间包络成形过程中包络模和薄壁高筋壁板构件是否发生干涉；
(2)通过计算包络模和壁板构件在空间包络过程中时变位置关系，确定包络模和壁板构件干涉区域位置和几何形状；
(3)通过薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，预测降低壁板构件精度和表面质量的区域。
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是薄壁高筋壁板构件示意图；
图2是包络模转动
Figure BDA0002290266720000043
和壁板构件干涉情况示意图；
图3是图2中的A处局部放大示意图。
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。
本发明一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，干涉判断原则为：在同一特定直角坐标系下，确定空间包络成形过程中包络模和薄壁高筋壁板构件的相对位置，通过计算包络模和构件的相对位置关系判断两者是否发生干涉。如图1-3所示，本发明具体包括如下步骤：
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，以通过坐标原点且垂直于z轴的平面为xOy平面，建立直角坐标系O-xyz；
S2、确定薄壁高筋壁板构件每条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)和远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)；
S3、确定构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标；
S4、确定包络模表面点A′(x′,y′,z′)在空间包络成形过程中的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标；
S5、根据S2和S4计算空间包络成形过程中包络模和构件的时变位置关系；
S6、根据S5的计算结果，判断包络模在空间包络成形过程中和构件是否发生干涉。
进一步的，薄壁高筋壁板构件某条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)如公式(1)所示，远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)分别如公式(2)所示；
Figure BDA0002290266720000051
Figure BDA0002290266720000052
式中，h1为构件筋高。
进一步的，构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标方程如公式(3)所示：
Figure BDA0002290266720000061
式中，γ为包络模在直立状态下母线和水平面的夹角。
进一步的，包络模表面点A′(x′,y′,z′)的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标如公式(4)所示：
Figure BDA0002290266720000062
式中，θ为包络模在空间包络成形过程中转动的角度。
进一步的，确定包络模和构件相对位置关系方法：将轨迹点A″(x″,y″,z″)投影到z轴上，投影点为O″(0,0,z2)；直线O″A″和点A所在构件筋表面相交于点A″′(x″′,y″′,z″′)，根据步骤S2和步骤S4计算点的A″′(x″′,y″′,z″′)坐标；包络模和构件时变位置关系由点A″(x″,y″,z″)和点A″′(x″′,y″′,z″′)的相对距离e确定，相对距离的计算方法如公式(5)所示：
Figure BDA0002290266720000063
进一步的，判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法为：
判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法：根据步骤S5计算的相对距离，确定轨迹点A″(x″,y″,z″)是否在壁板构件实体内，当轨迹点在壁板构件实体内，则包络模和壁板构件发生干涉；反之，则不干涉；包络模和壁板构件是否发生干涉的判断公式如公式(6)和公式(7)所示：
Figure BDA0002290266720000071
Figure BDA0002290266720000072
本发明提供了具体的计算例如下：
薄壁高筋壁板构件每条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)和远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)分别根据公式(1)和公式(2)计算得：
Figure BDA0002290266720000073
Figure BDA0002290266720000074
包络模在直立状态下母线和水平面夹角为
Figure BDA0002290266720000075
构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标方程根据公式(3)计算得：
Figure BDA0002290266720000076
包络模表面点A′(x′,y′,z′)顺时针转动
Figure BDA0002290266720000077
时轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标根据公式(4)计算得：
Figure BDA0002290266720000081
确定包络模和构件相对位置关系方法：将步骤S4中的轨迹点A″(-17.05,-17.05,14.28)投影到z轴上，投影点为O″(0,0,14.28)；直线O″A″和点A所在构件筋表面相交于点A″′(x″′,y″′,z″′)，根据步骤S2和步骤S4计算点坐标A″′(-17.56,-17.56,14.28)；包络模和构件相对位置关系由点A″(x″,y″,z″)和点A″′(x″′,y″′,z″′)的相对距离e确定。根据公式(5)计算相对距离e＝0.21。
判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法：根据步骤S5计算的相对距离，确定轨迹点A″(x″,y″,z″)是否在壁板构件实体内。当轨迹点在壁板构件实体内，则包络模和壁板构件发生干涉；反之，则不干涉。由于点A在Γn面，根据公式(7)判断点A对应的包络模和壁板构件发生干涉。
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。

Claims (2)

1.一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，其特征在于，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，以通过坐标原点且垂直于z轴的平面为xOy平面，建立直角坐标系O-xyz；
S2、确定薄壁高筋壁板构件每条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)和远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)；
S3、确定构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标；
S4、确定包络模表面点A′(x′,y′,z′)在空间包络成形过程中的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标；
S5、根据S2和S4计算空间包络成形过程中包络模和构件的时变位置关系；
S6、根据S5的计算结果，判断包络模在空间包络成形过程中和构件是否发生干涉；
薄壁高筋壁板构件某条筋靠近z轴的表面方程Γm(x,y,z)如公式(1)所示，远离z轴的表面方程Γn(x,y,z)分别如公式(2)所示；
Figure FDA0004115549710000011
Figure FDA0004115549710000012
式中，h1为构件筋高；
构件表面任意一点A(x,y,z)对应的包络模表面点A′(x′,y′,z′)坐标方程如公式(3)所示：
Figure FDA0004115549710000021
式中，γ为包络模在直立状态下母线和水平面的夹角；
包络模表面点A′(x′,y′,z′)的轨迹点A″(x″,y″,z″)坐标如公式(4)所示：
Figure FDA0004115549710000022
式中，θ为包络模在空间包络成形过程中转动的角度；
确定包络模和构件相对位置关系方法：将轨迹点A″(x″,y″,z″)投影到z轴上，投影点为O″(0,0,z2)；直线O″A″和点A所在构件筋表面相交于点A″′(x″′,y″′,z″′)，根据步骤S2和步骤S4计算点的A″′(x″′,y″′,z″′)坐标；包络模和构件时变位置关系由点A″(x″,y″,z″)和点A″′(x″′,y″′,z″′)的相对距离e确定，相对距离的计算方法如公式(5)所示：
Figure FDA0004115549710000031
2.根据权利要求1所述的薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法，其特征在于，判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法为：
判断包络模和壁板构件是否发生干涉方法：根据步骤S5计算的相对距离，确定轨迹点A″(x″,y″,z″)是否在壁板构件实体内，当轨迹点在壁板构件实体内，则包络模和壁板构件发生干涉；反之，则不干涉；包络模和壁板构件是否发生干涉的判断公式如公式(6)和公式(7)所示：
点A在Γm面
Figure FDA0004115549710000032
点A在Γn面
Figure FDA0004115549710000033
。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112296232B (zh) * 2020-10-06 2022-06-17 武汉理工大学 提高薄壁高筋构件高筋成形极限的复合成形方法
CN113515817B (zh) * 2021-04-14 2022-06-10 武汉理工大学 高筋薄壁构件空间包络成形精度控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006244067A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Saitama Univ 工作機械の干渉判定方法
WO2012135947A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Transoft Solutions, Inc. Process and apparatus for generating a three-dimensional swept envelope of a vehicle
CN109271689A (zh) * 2018-09-03 2019-01-25 武汉理工大学 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法
CN110479840A (zh) * 2019-08-02 2019-11-22 武汉理工大学 薄壁高筋筒形构件包络辗压成形方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006244067A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Saitama Univ 工作機械の干渉判定方法
WO2012135947A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Transoft Solutions, Inc. Process and apparatus for generating a three-dimensional swept envelope of a vehicle
CN109271689A (zh) * 2018-09-03 2019-01-25 武汉理工大学 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法
CN110479840A (zh) * 2019-08-02 2019-11-22 武汉理工大学 薄壁高筋筒形构件包络辗压成形方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Analytical Expression of the Swept Surface of a Rotary Cutter Using the Envelope Theory of Sphere Congruence;LiMin Zhu等;Journal of Manufacturing Science and Engineering;第131卷(第4期);第1-7页 *
Process design and control in cold rotary forging of non-rotary gear parts;Xinghui Han等;Journal of Materials Processing Technology;第214卷(第11期);第2402-2416页 *
五轴NC加工干涉检查与避免算法研究;严思杰等;中国机械工程;第17卷(第17期);第1822-1825页 *
复杂曲面五轴加工干涉检查的研究;王国勋等;中国机械工程;第25卷(第03期);第299-303页 *

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