CN113083974A - 薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄壁网格筋筒件辗轧‑柔性生长复合成形方法，薄壁网格筋筒件是筒壁上带有网格筋的复杂筒型构件，包括薄壁筒和薄壁网格筋，其中薄壁网格筋由薄壁横筋和薄壁纵筋组成，成形方法包括以下步骤：S1、预成形件设计；S2、预成形件辗轧成形；S3、柔性生长模具结构设计；S4、柔性生长成形装置组装；S5、滚压模运动路线设计；S6、薄壁网格筋筒件柔性生长成形；重复上述运动，直至滚压模沿网格筋法向进给量达到预设值时，停止滚压模的辗压运动。本发明所提出的薄壁网格筋筒件辗轧‑柔性生长复合成形方法能够实现薄壁网格筋筒件整体制造，能够获得细密的塑性变形组织，获得连续金属流线，从而制造出高性能薄壁网格筋筒件。

Description

薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法

技术领域

本发明涉及薄壁网格筋筒件成形制造领域，更具体地说，涉及一种薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法。

背景技术

薄壁网格筋筒件是一类薄壁筒上带有薄壁网格筋的复杂结构件，广泛用于航空航天、武器装备和核电设施等领域，其典型应用例如高强度运载装备舱体、高强度壁板和高压管道等。薄壁网格筋筒件通常用于高温、高压、重载等极端工况下，极端工况对其性能要求十分苛刻，因此必须实现薄壁网格筋筒件整体制造。目前薄壁网格筋筒件整体制造方法环件轧制-铣削复合成形方法，先通过环件轧制工艺成形厚壁筒，再通过铣削工艺加工出薄壁网格筋，该方法不仅需要切除大量金属，制造效率低，制造成本高，而且铣削工艺去除了环件轧制所形成的表面细密组织，切断了连续的金属流线，显著削弱了薄壁网格筋筒件的力学性能，因此现有薄壁网格筋筒件整体制造方法难以实现其高效优质制造。当前，我国航空航天、武器装备和核电设施等领域均处于飞速发展阶段，对薄壁网格筋筒件提出了更高性能和更高制造效率的需求，现有薄壁网格筋筒件整体制造方法已经难以满足上述需求，亟待开发薄壁网格筋筒件整体制造新方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，解决了薄壁网格筋筒件成形制造的技术难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，薄壁网格筋筒件是筒壁上带有网格筋的复杂筒型构件，包括薄壁筒和薄壁网格筋，其中薄壁网格筋由薄壁横筋和薄壁纵筋组成，成形方法包括以下步骤：

S1、预成形件设计：预成形件包括薄壁筒和厚壁网格筋，预成形件的薄壁筒和目标薄壁网格筋筒件的薄壁筒形状和尺寸一致，保持薄壁网格筋筒件的薄壁网格筋中性面位置不变，增大网格筋厚度，减小网格筋高度，将薄壁网格筋转换为等体积的厚壁网格筋，厚壁网格筋厚度t＝(1+λ)t₀，其中t₀薄壁网格筋厚度，λ为材料所能允许的最大延伸率；

S2、预成形件辗轧成形：采用辗轧成形工艺制造预成形件，辗轧模具包括辗轧套筒模、网格筋成形芯辊、上约束板和下约束板；辗轧套筒模为筒型构件，其内孔直径等于薄壁网格筋筒件最大外径D；网格筋成形芯辊为具有网格筋型腔的圆柱型构件，其网格筋型腔由预成形件厚壁网格筋型面决定；上约束板和下约束板均为厚壁圆环，其外径大于D，其内径小于D-2(h+s)，其中s为薄壁筒的壁厚；用于预成形件辗轧成形的坯料为厚壁筒型坯料，其外径等于薄壁网格筋筒件外径，其高度等于薄壁网格筋筒件高度，厚壁筒型坯料壁厚S根据厚壁筒型坯料体积等于薄壁网格筋筒件体积计算所得；预成形件辗轧成形时，厚壁筒型坯料安装于辗轧套筒模内，上约束板和下约束板安装于辗轧套筒模上下端部，限制厚壁筒型坯料的轴向运动，网格筋成形芯辊安装于厚壁筒型坯料内孔中，与厚壁筒型坯料内壁相切；辗轧套筒模绕自身轴线作旋转运动，并带动厚壁筒型坯料作旋转运动，网格筋成形芯辊绕自身轴线作旋转运动的同时沿辗轧套筒径向作进给运动，对厚壁筒型坯料进行辗轧变形，逐渐成形步骤S1所设计的预成形件；辗轧套筒模转动角速度为ω_a，网格筋成形芯辊转动角速度为ω_b，网格筋成形芯辊进给速度为v_b；ω_a、ω_a和v_b满足公式(1)；

其中r为网格筋成形芯辊半径，t为辗轧时长；

S3、柔性生长模具结构设计：用于薄壁网格筋筒件柔性生长成形的模具包括1个约束套筒模、4个滚压模、1个上制约模和1个下制约模；约束套筒与步骤S2中的辗轧套筒模形状和尺寸一致，上制约模和下制约模为厚壁圆环，其外径大于D，其内径和外径之差大于2倍网格筋高度；约束套筒模、上制约模和下制约模在薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形过程中始终保持静止；滚压模为具有球形底面的圆台型构件；滚压模在薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形过程中能够绕自身轴线作旋转运动，同时绕薄壁网格筋筒件轴线作旋转运动以及沿薄壁网格筋筒件轴向作平移运动；

S4、柔性生长成形装置组装：将步骤S2所成形的预成形件置入步骤S3所设计的约束套筒模内，在约束套筒模两端安装上制约模和下制约模，预成形件的外表面与约束套筒模型腔内表面接触，上端面与上制约模接触，下端面与下制约模接触；将预成形件的网格筋分为两类，由纵筋与横筋交叉形成的十字网格筋和由端部底板与纵筋相交形成的T型网格筋，根据两种类型网格筋设计两种滚压模布置方式，当成形十字网格筋时采用4个滚压模参与变形，其中2个滚压模安装于纵筋上端部的左右两侧，另外2个滚压模安装于纵筋下端部的左右两侧；当成形T型网格筋时，采用2个滚压模参与变形，2个滚压模安装于纵筋端部的左右两侧；各滚压模侧表面与纵筋侧表面接触，各滚压模的球形底面与预成形件薄壁筒内表面接触；

S5、滚压模运动路线设计：根据十字网格筋和T型网格筋的形状特征，设计用于十字网格筋柔性生长成形的滚压模运动路线和用于T型网格筋柔性生长成形的滚压模运动路线；柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线为，首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压，直至滚压模到达横筋端部后停止运动；柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线为：首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压；滚压模到达横筋端部后，驱动滚压模沿横筋法向压入横筋，压入量为b，此后，改变滚压模绕约束套筒模轴线的旋转方向，再次对横筋进行辗压，直至滚压模到达圆角区后停止运动；

S6、薄壁网格筋筒件柔性生长成形：首先，按照步骤S5所设计的柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线，驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和偶数列纵筋网格筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形；之后按照步骤S5所设计的柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线，驱动2个滚压模对预成形件上、下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第一循环柔性生长成形；在此基础上，继续驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和偶数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形，再驱动2个滚压模对预成形件上下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第二循环柔性生长成形；重复上述运动，直至滚压模沿网格筋法向进给量达到预设值时，停止滚压模的辗压运动。

上述方案中，所述步骤S2中的滚压模为圆台型构件，其圆台锥角为α，α满足方程(2)，确保滚压模的最大回转半径不大于纵筋和横筋之间的倒角半径；

其中s为薄壁网格筋筒件薄壁筒壁厚，g为纵筋和横筋之间的倒角半径。

上述方案中，所述滚压模的设计方法为：在薄壁网格筋筒件任一不过横筋的径向截面内，提取纵筋侧面轮廓线和薄壁筒内表面轮廓线，构成滚压模母线，以薄壁筒内表面轮廓线上一点的法线为旋转轴，将滚压模母线旋转一周，获得滚压模。

上述方案中，步骤S5中当滚压模辗压横筋和端部底板时，保持滚压模球形底面与薄壁筒内表面相切，将滚压模轴线向被辗压横筋和端部底板方向偏转α角度，保证滚压模侧表面与横筋和端部底板侧表面发生线接触。

上述方案中，步骤S6中位于纵筋和横筋两侧的2个滚压模运动速度必须时刻相等，确保2个滚压模始终关于纵筋和横筋中性面对称。

实施本发明的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，具有以下有益效果：

(1)本发明所提出的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法能够实现薄壁网格筋筒件整体制造，能够获得细密的塑性变形组织，获得连续金属流线，从而制造出高性能薄壁网格筋筒件。

(2)相比现有的薄壁网格筋筒件环件轧制-铣削复合成形方法，本发明所提出的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法制造效率高，材料利用率高，能够实现薄壁网格筋筒件高效率、低成本制造。

(3)本发明所提出的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法是通过局部塑性变形的逐渐累积实现构件整体大塑性变形，不仅成形力小、能耗低，而且能够采用小吨位装备完成超大尺寸薄壁网格筋筒件塑性成形，可成形的构件尺寸范围广。

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为薄壁网格筋筒件示意图；

图2为薄壁网格筋筒件预成形件示意图；

图3为薄壁网格筋筒件预成形件辗轧成形俯视图；

图4为薄壁网格筋筒件柔性生长成形装置示意图；

图5为薄壁网格筋筒件柔性生长成形滚压模设计方法示意图；

图6为柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线示意图；

图7为柔性生长成形T型网格筋的滚压模运动路线示意图；

图8为柔性生长成形横筋和端部底板时滚压模轴线偏转示意图；

图9为薄壁网格筋筒件柔性生长成形示意图；

图10为网格筋位于外表面时的筒件示意图；

图11为图10中的薄壁网格筋筒件的成形过程示意图。

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。

本实例中待成形的薄壁网格筋筒件由薄壁筒1和筒壁上薄壁网格筋组成，其中薄壁网格筋分为薄壁横筋2和薄壁纵筋3，如图1所示。该构件的主要尺寸参数如表1。

表1：薄壁网格筋筒件主要尺寸

S1、预成形件设计：预成形件由薄壁筒1和厚壁网格筋5组成，如图2所示。预成形件的薄壁筒1和目标薄壁网格筋筒件的薄壁筒1形状和尺寸一致，保持薄壁网格筋筒件薄壁网格筋的中性面位置不变，将薄壁网格筋换为厚壁网格筋，厚壁网格筋高度h＝H/(1+λ)＝13.9mm，其中λ为材料所能允许的最大延伸率，取值为80％。

S2预成形件辗轧成形：采用辗轧成形工艺制造预成形件，辗轧模具由辗轧套筒模6、网格筋成形芯辊7、上约束板和下约束板组成。辗轧套筒模为筒型结构，其内孔直径等于薄壁网格筋筒件最大外径D。网格筋成形芯辊为具有网格筋型腔的圆柱型构件，其网格筋型腔由预成形件厚壁网格筋5型面决定。上约束板和下约束板均为厚壁圆环，其外径为700mm大于薄壁筒1外径，其内径为450mm，小于D-2(h+s)，其中s为薄壁筒1厚度。用于预成形件辗轧成形的坯料为厚壁筒型坯料，其外径等于薄壁网格筋筒件外径，其高度等于薄壁网格筋筒件高度，厚壁筒型坯料壁厚S根据厚壁筒型坯料体积等于薄壁网格筋筒件体积计算为4.46mm。预成形件辗轧成形时，厚壁筒型坯料安装于辗轧套筒模内，上约束板和下约束板安装于辗轧套筒模上下端部，限制厚壁筒型坯料的轴向运动，网格筋成形芯辊安装于厚壁筒型坯料内孔中，与厚壁筒型坯料内壁相切；辗轧套筒模绕自身轴线作旋转运动，并带动厚壁筒型坯料作旋转运动，网格筋成形芯辊绕自身轴线作旋转运动的同时沿辗轧套筒径向作进给运动，对厚壁筒型坯料进行辗轧变形，逐渐成形步骤S1所设计的预成形件8，如图3所示。辗轧套筒模转动角速度为ω_a＝π/4，网格筋成形芯辊转动角速度为ω_b，网格筋成形芯辊进给速度为v_b；ω_a、ω_a和v_b必须满足公式(1)；

ω_a(R-S+v_bt)＝ω_br (1)

其中r为网格筋成形芯辊最大外径150mm，t为辗轧时长。

S3、柔性生长模具结构设计：用于薄壁网格筋筒件柔性生长成形的模具由1个约束套筒模9、4个滚压模10、1个上制约模11和1个下制约模12组成，如图4所示。约束套筒与步骤S1中的辗轧套筒模形状和尺寸一致，上制约模和下制约模为厚壁圆环，其外径为700mm，大于D，其内径和外径之差为70mm，大于2倍网格筋高度。约束套筒模、上制约模和下制约模在薄壁网格筋筒件柔性生长成形过程中始终保持静止。滚压模为具有球形底面圆台型结构，其设计方法为，在薄壁网格筋筒件任一不过横筋的径向截面内，提取纵筋侧面轮廓线和薄壁筒1内表面轮廓线，构成滚压模母线，以薄壁筒1内表面轮廓线上一点的法线为旋转轴，将滚压模母线旋转一周，获得滚压模，如图5所示。滚压模的圆台锥角α＝4°，满足方程(2)，确保滚压模的最大回转半径不大于纵筋和横筋之间的倒角半径10mm。滚压模在薄壁网格筋筒件柔性生长成形过程中能够绕自身轴线作旋转运动，同时绕薄壁网格筋筒件轴线作旋转运动以及沿薄壁网格筋筒件轴向作平移运动。

其中g为纵筋和横筋之间的倒角半径。

S4、辗轧-柔性生长复合成形装置组装：将步骤S1所成形的预成形件12置入步骤S3所设计的约束套筒模内，在约束套筒模两端安装上制约模和下制约模，预成形件的外表面与约束套筒模型腔内表面接触，上端面与上制约模接触，下端面与下制约模接触，如图4所示。将预成形件的网格筋分为两类，由纵筋和横筋交叉形成的十字网格筋13和由端部底板4和纵筋相交形成的T型网格筋14，如图4所示。根据两种类型网格筋设计两种滚压模布置方式，当成形十字网格筋时采用4个滚压模参与变形，其中2个滚压模安装于纵筋上端部的左右两侧，另外2个滚压模安装于纵筋下端部的左右两侧。当成形T型网格筋时，采用2个滚压模参与变形，2个滚压模安装于纵筋端部的左右两侧；各滚压模侧表面与纵筋侧表面接触，各滚压模的球形底面与预成形件薄壁筒1内表面接触。

S5、滚压模运动路线设计：根据十字网格筋和T型网格筋，设计柔性生长十字网格筋的滚压模运动路线和柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线。柔性生长十字网格筋的滚压模运动路线如图6所示，首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压，直至滚压模到达横筋端部后停止运动。柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线为，首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压。滚压模到达横筋端部后，驱动滚压模沿横筋法向压入横筋，压入量为b，此后，改变滚压模绕约束套筒模轴线的旋转方向，再次对横筋进行辗压，直至滚压模到达圆角区后停止运动。在整个薄壁网格筋筒件柔性生长成形中，当滚压模辗压横筋和端部底板4时，保持滚压模球形底面与薄壁筒1内表面相切，将滚压模轴线向被辗压横筋和端部底板4方向偏转α角度，保证滚压模侧表面与横筋和端部底板4侧表面发生线接触，如图8所示。

S6、薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形：首先，按照步骤S5所设计的柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线，驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和偶数列纵筋网格筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形。之后按照步骤S5所设计的柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线，驱动2个滚压模对预成形件上、下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第一循环柔性生长成形。在此基础上，继续驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和偶数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形，再驱动2个滚压模对预成形件上下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第二循环柔性生长成形。重复上述运动，直至滚压模沿网格筋法向进给量达到预设值时，停止滚压模的辗压运动。图9为薄壁网格筋筒件柔性生长成形示意图。在薄壁网格筋筒件柔性生长成形过程中，纵筋和横筋两侧的2个滚压模运动速度时刻相等，确保2个滚压模始终关于纵筋和横筋中性面对称，避免纵筋和横筋因两侧受力不对称而发生弯曲变形。

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。本发明的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法不仅适用于成形筒壁内侧带网格筋的薄壁网格筋筒件，如图10-11所示，同时适用于成形筒壁外侧带网格筋的薄壁网格筋筒件以及筒壁内侧和外侧均带网格筋的薄壁网格筋筒件。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 (5)

1.一种薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，薄壁网格筋筒件是筒壁上带有网格筋的复杂筒型构件，包括薄壁筒和薄壁网格筋，其中薄壁网格筋由薄壁横筋和薄壁纵筋组成，其特征在于，成形方法包括以下步骤：

S1、预成形件设计：预成形件包括薄壁筒和厚壁网格筋，预成形件的薄壁筒和目标薄壁网格筋筒件的薄壁筒形状和尺寸一致，保持薄壁网格筋筒件的薄壁网格筋中性面位置不变，增大网格筋厚度，减小网格筋高度，将薄壁网格筋转换为等体积的厚壁网格筋，厚壁网格筋厚度t＝(1+λ)t₀，其中t₀薄壁网格筋厚度，λ为材料所能允许的最大延伸率；

S2、预成形件辗轧成形：采用辗轧成形工艺制造预成形件，辗轧模具包括辗轧套筒模、网格筋成形芯辊、上约束板和下约束板；辗轧套筒模为筒型构件，其内孔直径等于薄壁网格筋筒件最大外径D；网格筋成形芯辊为具有网格筋型腔的圆柱型构件，其网格筋型腔由预成形件厚壁网格筋型面决定；上约束板和下约束板均为厚壁圆环，其外径大于D，其内径小于D-2(h+s)，其中s为薄壁筒的壁厚；用于预成形件辗轧成形的坯料为厚壁筒型坯料，其外径等于薄壁网格筋筒件外径，其高度等于薄壁网格筋筒件高度，厚壁筒型坯料壁厚S根据厚壁筒型坯料体积等于薄壁网格筋筒件体积计算所得；预成形件辗轧成形时，厚壁筒型坯料安装于辗轧套筒模内，上约束板和下约束板安装于辗轧套筒模上下端部，限制厚壁筒型坯料的轴向运动，网格筋成形芯辊安装于厚壁筒型坯料内孔中，与厚壁筒型坯料内壁相切；辗轧套筒模绕自身轴线作旋转运动，并带动厚壁筒型坯料作旋转运动，网格筋成形芯辊绕自身轴线作旋转运动的同时沿辗轧套筒径向作进给运动，对厚壁筒型坯料进行辗轧变形，逐渐成形步骤S1所设计的预成形件；辗轧套筒模转动角速度为ω_a，网格筋成形芯辊转动角速度为ω_b，网格筋成形芯辊进给速度为v_b；ω_a、ω_a和v_b满足公式(1)；

其中r为网格筋成形芯辊半径，t为辗轧时长；

S3、柔性生长模具结构设计：用于薄壁网格筋筒件柔性生长成形的模具包括1个约束套筒模、4个滚压模、1个上制约模和1个下制约模；约束套筒与步骤S2中的辗轧套筒模形状和尺寸一致，上制约模和下制约模为厚壁圆环，其外径大于D，其内径和外径之差大于2倍网格筋高度；约束套筒模、上制约模和下制约模在薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形过程中始终保持静止；滚压模为具有球形底面的圆台型构件；滚压模在薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形过程中能够绕自身轴线作旋转运动，同时绕薄壁网格筋筒件轴线作旋转运动以及沿薄壁网格筋筒件轴向作平移运动；

S4、柔性生长成形装置组装：将步骤S2所成形的预成形件置入步骤S3所设计的约束套筒模内，在约束套筒模两端安装上制约模和下制约模，预成形件的外表面与约束套筒模型腔内表面接触，上端面与上制约模接触，下端面与下制约模接触；将预成形件的网格筋分为两类，由纵筋与横筋交叉形成的十字网格筋和由端部底板与纵筋相交形成的T型网格筋，根据两种类型网格筋设计两种滚压模布置方式，当成形十字网格筋时采用4个滚压模参与变形，其中2个滚压模安装于纵筋上端部的左右两侧，另外2个滚压模安装于纵筋下端部的左右两侧；当成形T型网格筋时，采用2个滚压模参与变形，2个滚压模安装于纵筋端部的左右两侧；各滚压模侧表面与纵筋侧表面接触，各滚压模的球形底面与预成形件薄壁筒内表面接触；

S5、滚压模运动路线设计：根据十字网格筋和T型网格筋的形状特征，设计用于十字网格筋柔性生长成形的滚压模运动路线和用于T型网格筋柔性生长成形的滚压模运动路线；柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线为，首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压，直至滚压模到达横筋端部后停止运动；柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线为：首先驱动滚压模沿纵筋法向压入纵筋，压入量为b，然后驱动滚压模沿平行于纵筋方向运动，对纵筋进行辗压，到达圆角区后，停止滚压模沿平行于纵筋方向运动，驱动滚压模绕约束套筒模的轴线作旋转运动，对横筋进行辗压；滚压模到达横筋端部后，驱动滚压模沿横筋法向压入横筋，压入量为b，此后，改变滚压模绕约束套筒模轴线的旋转方向，再次对横筋进行辗压，直至滚压模到达圆角区后停止运动；

S6、薄壁网格筋筒件柔性生长成形：首先，按照步骤S5所设计的柔性生长成形十字网格筋的滚压模运动路线，驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和偶数列纵筋网格筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形；之后按照步骤S5所设计的柔性生长T型网格筋的滚压模运动路线，驱动2个滚压模对预成形件上、下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第一循环柔性生长成形；在此基础上，继续驱动4个滚压模对所有由奇数行横筋和偶数列纵筋交叉形成的十字网格筋以及所有由偶数行横筋和奇数列纵筋交叉形成的十字网格筋进行辗压变形，再驱动2个滚压模对预成形件上下端部T型网格筋进行辗压变形，直至所有网格筋均经过辗压变形，完成薄壁网格筋筒件第二循环柔性生长成形；重复上述运动，直至滚压模沿网格筋法向进给量达到预设值时，停止滚压模的辗压运动。

2.根据权利要求1所述的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，其特征在于，所述步骤S2中的滚压模为圆台型构件，其圆台锥角为α，α满足方程(2)，确保滚压模的最大回转半径不大于纵筋和横筋之间的倒角半径；

其中s为薄壁网格筋筒件薄壁筒壁厚，g为纵筋和横筋之间的倒角半径。

3.根据权利要求1所述的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，其特征在于，所述滚压模的设计方法为：在薄壁网格筋筒件任一不过横筋的径向截面内，提取纵筋侧面轮廓线和薄壁筒内表面轮廓线，构成滚压模母线，以薄壁筒内表面轮廓线上一点的法线为旋转轴，将滚压模母线旋转一周，获得滚压模。

4.根据权利要求1所述的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，其特征在于，步骤S5中当滚压模辗压横筋和端部底板时，保持滚压模球形底面与薄壁筒内表面相切，将滚压模轴线向被辗压横筋和端部底板方向偏转α角度，保证滚压模侧表面与横筋和端部底板侧表面发生线接触。

5.根据权利要求1所述的薄壁网格筋筒件辗轧-柔性生长复合成形方法，其特征在于，步骤S6中位于纵筋和横筋两侧的2个滚压模运动速度必须时刻相等，确保2个滚压模始终关于纵筋和横筋中性面对称。

Images