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无缝方管
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圆弧顶角无缝方管回弹系数
编辑:无缝方管    来源:www.sdygc.com    点击数:   更新时间:2019年07月15 【字体: 】 

 可较为简单、快速、准确获得W预成形后下山法三点弯曲柔性冷弯成形机组成形不同材料、不同规格无缝方管所需克服材料成形回弹量的各辊位接触点的坐标和侧辊轴线角度,圆弧顶角无缝方管回弹系数本发明的目的于提供一种无缝方管三点弯曲柔性辊弯成形辊位参数确定方法。满足无缝方管柔性冷弯成形辊位快速调整的需要。实现本发明目的技术解决方案为:一种无缝方管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法,步骤如下:第一步,以无缝方管柔性冷弯的机组的机架布局为基础对需成形的特定材料和规格的无缝方管借助专业App工具完成滚花图设计,W预成形道次标记为w末道柔性成形道次标记为0其余柔性成形道次按顺序分别标记为123i其中i为正整数,柔性成形中的道次数;第二步,以末道柔性成形道次0模辊的上表面中心点为坐标原点建立计算坐标系,无缝方管移出的水平方向为X方向,

 

各成形道次对应机架与无缝方管移出垂直面的水平方向为Y方向、垂直方向为Z轴方向,建立的计算坐标系;第三步,根据成形无缝方管的材料、壁厚t和管径D计算总下山量h=0.51D和材料辊弯回弹系数H=σs/E其中σs为无缝方管材料的屈服强度,E为材料弹性模量;第四步,以滚花图为基础,通过调整辊位减小每道柔性成形机架相应辊弯成形半径来消除成形后的回弹量,第i柔性成形机架辊弯回弹角Δθi=θi2-θi1=2Ri1θi1H/t则减小后的半径为Ri2=Ri1θi1/θi1+2Ri1θi1H/t成形角θi2=2Ri1θi1H/t+θi1柔性成形中两边沿W预成形的圆弧不变,其半径始终为R圆弧顶角为θ;第五步,按减小q345d半径后的花形线计算出考虑回弹后第i柔性成形机架为侧辊柔性成形机架一侧的辊位接触点AiBi坐标和侧辊轴线角度αi侧模辊11与辊弯道次预压花形管坯W预成形圆弧的中心为接触点Ai下模辊与管坯中心点为接触点Bi另一侧的接触点与Ai关于Z轴对称,且机架的调整机构采取联动同步调节,获得Ai坐标即可实现辊位调节;第六步,按减小半径后的花形线计算考虑回弹后第i柔性成形机架为水平辊柔性成形机架一侧的辊位接触点BiCiDi坐标,侧模辊与辊弯道次预压花形管坯W预弯圆弧的接触点Ci下模辊与管坯中心点为接触点Bi上模辊与辊弯圆弧的接触点为Di另一侧的接触点与BiCiDi关于Z轴对称,获得BiCiDi坐标即可实现辊位调节;第七步,按第五、六步计确定方法依此计算从第1道柔性成形机架到末道柔性成形机架各辊位接触点坐标和侧辊倾斜角,从而根据获得的模辊位置可快速调整柔性成形机组加工出不同规格的无缝方管。本发明与现有技术相比,其显著优点:1本发明结合无缝方管柔性成形机组应用调试,可快速获得无缝方管柔性成形机组成形不同材料、不同规格无缝方管的辊位柔性冷弯工艺数据库,实现多规格自动调节柔性生产,缩短新规格产品的开发周期,减少原材料浪费,降低无缝方管生产成本。2由于不同无缝方管柔性冷弯的机组结构和模辊的尺寸有较大差异,故本发明计算的模辊与板材成形接触点的坐标和侧辊轴线的角度,不受成形机组调整机构的限制,避免了依靠经验和试凑法进行无缝方管柔性成形变规格的调整难题。3可快速、准确计算消除材料回弹量后的模辊接触点的坐标和侧辊轴线的角度,避免了由于不同的无缝方管柔性冷弯的机组结构和模辊的尺寸有差异导致的不适用的问题和材料回弹对成形精度的影响,保证了无缝方管成形精度要求。无缝方管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法,步骤如下:第一步,以无缝方管柔性冷弯的机组的机架布局为基础对需成形的特定材料和规格的无缝方管借助COPRA 等专业App工具完成滚花图设计,如图1所示,W预成形道次标记为w末道柔性成形道次标记为0其余柔性成形道次按顺序分别标记为123i其中i为正整数,柔性成形中的道次数,通常柔性成形道次数都在5次以上。以末道柔性成形道次0模辊的上表面中心点为坐标原点建立计算坐标系,无缝方管移出的水平方向为X方向,各成形道次对应机架与无缝方管移出垂直面的水平方向为Y方向、垂直方向为Z轴方向,建立的计算坐标 根据成形无缝方管的材料、壁厚t和管径D计算总下山量h=0.51D和材料辊弯回弹系数H=σs/E其中σs为无缝方管材料的屈服强度,E为材料弹性模量。第四步,以滚花图为基础,通过调整辊位减小每道柔性成形机架相应辊弯成形半径来消除成形后的回弹量,如图3滚花图要求的花形线1减小半径后的花形线2第i柔性成形机架辊弯回弹角Δθi=θi2-θi1=2Ri1θi1H/t则减小后的半径为Ri2=Ri1θi1/θi1+2Ri1θi1H/t成形角θi2=2Ri1θi1H/t+θi1柔性成形中两边沿W预成形的圆弧不变,其半径始终为R圆弧顶角为θ。第五步,按减小半径后的花形线2计算出考虑回弹后第i柔性成形机架为侧辊柔性成形机架一侧的辊位接触点AiBi坐标和侧辊轴线角度αi侧模辊11与辊弯道次预压花形管坯W预成形圆弧的中心为接触点Ai下模辊22与管坯中心点为接触点Bi如图3另一侧的接触点与Ai关于Z轴对称,且机架的调整机构采取联动同步调节,因此只要获得Ai坐标即可实现辊位调节,具体计算步骤如下:根据建立的坐标系,∣Xi∣为第i柔性成形机架到末道柔性成形机架的距离,则其对应的下山量为hi=hXi/X1侧辊轴线角度为αi=θi2+θ/2考虑到无缝方管壁厚,接触点均在管壁外侧,因此相应接触点的坐标为:Ai点坐标为XA i=XiYA i=(Ri2-Rsinθi2+R+t/2sinαiZA i=hi-t/2+Ri2-Ri2-Rcoθi2-R+t/2coαiBi点坐标为XBi=XiYBi=0ZBi=hi-t/2第六步,按减小半径后的花形线2计算考虑回弹后第i柔性成形机架为水平辊柔性成形机架一侧的辊位接触点BiCiDi坐标,侧模辊11与辊弯道次预压花形管坯W预弯圆弧的接触点Ci下模辊22与管坯中心点为接触点Bi上模辊33与辊弯圆弧的接触点为Di另一侧的接触点与BiCiDi关于Z轴对称,如图4因此只要获得BiCiDi坐标即可实现辊位调节,具体步骤如下:由于同一水平辊柔性成形机架的模辊是确定不变的第i平辊柔性成形机架的模辊斜角ωi不变,实际模辊接触点Ci预成形R圆弧上的位置角为βi=ωi-θi2成形不同管径时要求θ/2≥βi≥θ/4上模辊接触点Di位置角为ψi其范围为3θi2/4≥ψi≥θi2/2成形偏大直径管时接触角ψi取较大值而不会出现干涉,相反成形较小直径管时易出现干涉,接触角ψi取较小;考虑到无缝方管壁厚,上模辊的接触点Di管壁内侧,下模辊及侧模辊的接触点BiCi均在管壁外侧,因此相应接触点的坐标为:Bi点坐标为XBi=XiYBi=0ZBi=hi-t/2Ci点坐标为XCi=XiYCi=(Ri2-Rsinθi2+R+t/2sinωiZCi=hi-t/2+Ri2-Ri2-Rcoθi2-R+t/2coωiDi点坐标为XDi=XiYDi=(Ri2-t/2sinψiZDi=hi+Ri2-Ri2-t/2coψi第七步,按第五、六步计确定方法依此计算从第1道柔性成形机架到末道柔性成形机架各辊位接触点坐标和侧辊倾斜角,从而根据获得的模辊位置可快速调整柔性成形机组加工出不同规格的无缝方管。实施例本发明以某柔性成形机组W预成形后有9个柔性机架,该成形机架上成形Φ802mm低碳钢管,首先按机架辊弯道次和碳钢成形要求设计滚花图,如图1W预成形的两侧圆弧半径R=42.82mm顶角θ=65°,低碳钢屈服强度σs=240MPa弹性模量E=210000MPa辊弯回弹系数H=σs/E=0.001149个机架第一、二为水平辊柔性成形机架,其成形侧模辊斜角ω1=32°、ω2=48°,该生产线最小成形管径为40mm实际上模辊过渡圆弧半径较小,成形80mm管时接触角可以取较大值而不会出现干涉,其余为侧辊柔性成形机架,总下山量h=40mm各柔性成形机架中心间距相等,均为410mm计算的该柔性成形机组各机架成形辊位下山量hi侧辊轴线角度αiXA iYA iZA i如表1所列。表1各机柔性架辊位参数注:侧辊柔性成形机架,简称侧辊,水平辊柔性成形机架,简称平辊。实际调试中依据上述接触点辊位参数和侧辊轴角度完成了机组成形调整,少数机架经微调后即顺利成形出管坯,解决了靠经验需要几天的调试工作。

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