旋压力算法对比试验研究

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1、旋压力算法对比试验研究ComparisonExperimentalResearchonSpinningForceAlgorithm北京航空制造T程研究所张喻琳孙彩霞许翠芳马岩【摘要】针对旋压力算法计算值的不同，在新结构立式三旋轮旋压机Sy-50L上．设计旋压力标定试验和动态旋压试验，用试验数据对比研究旋压力算法，得出适合现有实测数据的一种修正旋压力算法，为设计旋压机时选取旋压力算法提供有效的参考。关键词：旋压力算法试验研究【ABSTRACTlTheresultsofspinning—forcealgo·rithmaredifferent．Bythenewst

2、ructureofthreerollersverticalspinningmachine，thedesignofcalibrationexperi·meritandthedynamicspinningexperimentaredesignedtoanalyzethedifference．Statisticalanalysisoftheexperi·mentalresultsobtainedfortheexistingexperimentaldata，andthemodifiedspinningforcealgorithmselectedtopro-videt

3、heeffectivereference．Keywords：SpinningforceAlgorithmExperi-mentalresearch旋压技术被广泛应用于航天、航空、兵器和民用等领域。旋压机是金属旋压技术的主要应用设备⋯，在旋压机设计中，旋压力是选取主轴功率、轴向、径向驱动力的重要参数之一。目前旋压力的算法有多种，计算得出的旋压力结果也各不相同，旋压力计算值过大会造成主轴电机功率、轴向径向驱动动力、结构刚度及液压电器的浪费、设备成本过高等不良后果。旋压力计算值过小，会造成设备无法满足工艺的旋压加工效率要求进而影响产品的加工质量口】。因此，准确的旋

4、压力计算可提供满足设备工艺需求和节约成本的最佳方案。1试验方案为便于研究，现将旋压力P分解为3个互相垂直的分力I3l，即径向力P，、轴向力P。、切向力只，如图1。收集到典型工艺参数下各种计算方法得出的旋压力值见表l。表l按目前工艺对设备的典型工艺参数要求代入计算(典型工艺参数是指待设计新设备的最大工艺参数，由旋压工艺人员根据所加工产品的精度和效率提出)。目前典型工艺参数如下：工件壁厚t0=35mm，减薄98航空制造技术·2010年第22期后壁厚tr=25mm，进给量f=lmm／r。平均变形抗力ITs=20-，／√歹kg·f／mm2，旋轮工作角口=250，工件

5、半径R=1250mm，旋轮半径R。=315mm，材料的屈服极限以=70kg·f／mm2。表l通过对以上工艺参数的旋压力计算对比得出的扎马舍特算法值最大，陈适先算法值最小，切向力、轴向力、径向力的取值范围分别是10—23kN、170—720kN、370—1530kN，安全设计时取值范围较宽，可选计算值最大的一组值，并乘以安全系数后选用。在实际应用中，选值过大会造成功率的浪费，如何选取合适的计算法，有待进一步研究。图1旋压力及其分力示意图Fig．1Diagramofspinningforceandcomponentforce表1典型工艺参数下各种计算方法得出的旋

6、压力值kN赵计算力_法径向力P，轴脚力只切向力P

7、壤扎马舍特153072023叶山益次860柏023马泽恩57027016柯巴耶希55026015陈适先37017010注：扎马舍特是基于轧制力的相似计算；叶山益次足基于强力旋压变薄拉深成形；马泽恩足斜面锻造筒形件强旋；柯巴耶希是料处于平面应力状态，忽略旋轮和工件间的摩擦力；陈适先是用能量法按轧压变形计算。为进一步比较各种算法，通过试验测出旋压力同各种算法进行比较岬】。在立式三旋轮数控强力旋压机SY一50L上进行试验，设备如图2。设备性能参数如下：电机功率为300kw，主轴转速为10～80r／min，单轮径向力

8、500kN，轴向总合力1000kN，加工工件最大直径2试验研究1500ram，加工工件最大长度20()1]mm。新设备在径向、2．1旋压力标定试验方法和结果轴向驱动缸上安装有BOSCH压力传感器如图3，可读试验原理如图3，用测力仪在现有设备上测出标取油缸两腔的油压值，计算油缸输出力值：B只·S—匕定力，与计算力R的比值系数C：C=Fdf。标定力，由·S，其中只、S、岛、S、分别是有杆腔和无杆腔的压力测力仪直接读出，计算力R由设备上驱动缸的油压值值和油缸截面积。为消除压力传感器数据中包含的液计算得出，计算中要减去无负载力，即用压力差算法用压缸、导轨摩擦力误差、

9、液压油弹性误差、平衡缸平衡力300kN三等标准测力计