一種棒材二輥矯直的回彈預測模型的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于二漉矯直機技術領域，具體設及一種椿材二漉矯直回彈預測模型的建 立方法及回彈量的精確計算方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會和國內(nèi)機械工業(yè)的快速發(fā)展，對高強度合金鋼椿材的需求量和質(zhì)量要求 日益提高，其中直線度要求達到Imm/m，甚至小于0. 5mm/m，否則后續(xù)加工中材料的去除量 非常大，損耗嚴重，成本急劇增加，因此，對椿料矯后直線度的要求十分嚴格。二漉矯直作為 椿料精整的最后一道工序，是保證椿料矯后直線度指標的關鍵技術，同時，二漉矯直是一個 復雜的彈塑性變形過程，存在部分彈性變形，在卸載后彈性變形會立即恢復原態(tài)，出現(xiàn)回彈 現(xiàn)象?；貜椀慕Y(jié)果使得椿料的殘余曲率發(fā)生嚴重變化，會顯著降低椿料的直線度，得到的椿 料矯后直線度普遍大于Imm/m，如圖1所示。由矯直曲率比公式可知，無論是板料還是管椿 材的矯直均是利用回彈來實現(xiàn)的?；貜椓康拇笮Q定了矯直漉漉形的設計和工藝參數(shù)的制 定，回彈量的預測精度也影響著椿料的矯直精度。因此，準確有效地預測回彈是獲得穩(wěn)定的 高精度椿料的基礎。
[0003] 從現(xiàn)有文獻上看，目前關于椿材矯直的回彈模型是依據(jù)理想彈塑性材料力學性能 和忽略中性層偏移的基礎上建立起來的。理想彈塑性材料是一類沒有硬化現(xiàn)象的理想材 料，與實際矯直的材料性能存在差距。同時，矯直過程中性層會向受壓側(cè)偏移，影響椿材截 面應力的分布，進而影響回彈量的計算精度。因此，為了提高椿材矯直回彈的預測精度和椿 材的矯后直線度，提出了本發(fā)明專利，即根據(jù)中性層偏移和材料硬化規(guī)律，建立一種椿材二 漉矯直的回彈預測模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)矯直回彈理論因忽略中性層偏移及材料塑性硬化規(guī) 律而導致的回彈預測精度低，高精度椿材矯直難W達到的弊端，提出一種二漉矯直回彈預 測模型。按照此模型可準確有效地預測椿材矯直的回彈，完善矯直回彈理論，更精確反映椿 材矯直變形機理。同時，為后續(xù)矯直漉的漉形設計和工藝參數(shù)的制定奠定理論基礎，保證矯 后椿材直線度滿足當前高精度的需求。
[0005] 本發(fā)明是該樣實現(xiàn)的：從二漉矯直變形工藝特點和彈塑性壓力中性層偏移理論出 發(fā)，確定應力中性層的偏移值；結(jié)合二漉矯直理論和不同規(guī)格椿材變形規(guī)律，提出了塑性 St-5 6,或St-10St硬化系數(shù)計算模型，準確有效地表述出椿材矯直變形的應力應變關 系；最后，在考慮中性層偏移和材料硬化的條件下，通過對椿料微元體的彈塑性變形和純彎 曲回彈分析，建立了椿料矯直提度回彈數(shù)學模型，回彈提度A5預測計算模型為
【主權項】
1. 應力中性層偏移量計算模型：
式中，A為棒材初始彎曲半徑；尺為矯直反彎半徑；/?矯直力；O為棒材直徑；
，與材料性能有關；為材料塑性系數(shù)；《為材料硬化指數(shù)；τ為修正系數(shù)， 由實驗模擬擬合得到。
2. 矯直不同規(guī)格棒材的塑性變形硬化系數(shù)計算模型：
式中，2為線性硬化系數(shù)；F為強化模量；i?為彈性模量；為屈服極限；〃5fi為\ 對應的應力；〃1Qff為I Ost對應的應力。
3. 矯直塑性變形區(qū)切向方向拉壓應力的分布模型：
其中，拉應力符號取"+，_"，壓應力符號取"-，+"。e為中性層偏移量；z為微元體AB⑶ 到幾何中心軸距離；尺為彈性芯半徑。
4. 回彈彎矩計算模型：
式中，Z為三點彎曲中兩端點間的距離；r為棒材反彎曲率；J為棒材截面慣性矩。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種棒材二輥矯直的回彈預測模型，屬于二輥矯直機技術領域。首先，確定棒材矯直時應力中性層的偏移量；接著，依據(jù)不同規(guī)格棒材矯直工藝和變形特點，確定出變形硬化系數(shù)和拉壓應力分布；在此基礎上結(jié)合純彎曲和回彈理論，確定出回彈彎矩和矯直撓度回彈預測模型?；貜棑隙扰c以下變量有關：={R，σt，λ，ξ，Ψ，κ，I，E，L，B，n，R0，Rw，P，τ}其中，R為棒材半徑；σt為屈服極限；λ為硬化系數(shù)；ξ為彈區(qū)比；Ψ為中性層偏移半徑比；κ為反彎曲率；I為棒材截面慣性矩；E為彈性模量；L為三點彎曲中兩端點間距離；B為塑性系數(shù)；n為硬化指數(shù)；R0為初始彎曲半徑；Rw為反彎半徑；P為矯直力；τ為修正系數(shù)。本發(fā)明可以更真實反映矯直變形過程，完善矯直理論；準確預測矯直過程中的回彈量，為輥形設計與工藝參數(shù)制定提供依據(jù)。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104866641
【申請?zhí)枴緾N201410751047
【發(fā)明人】范沁紅, 馬自勇, 馬立峰, 黃慶學, 馬立東, 王榮軍
【申請人】太原科技大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年12月10日