一种棒材二辊矫直的回弹预测模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于二漉矫直机技术领域，具体设及一种椿材二漉矫直回弹预测模型的建 立方法及回弹量的精确计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会和国内机械工业的快速发展，对高强度合金钢椿材的需求量和质量要求 日益提高，其中直线度要求达到Imm/m，甚至小于0. 5mm/m，否则后续加工中材料的去除量 非常大，损耗严重，成本急剧增加，因此，对椿料矫后直线度的要求十分严格。二漉矫直作为 椿料精整的最后一道工序，是保证椿料矫后直线度指标的关键技术，同时，二漉矫直是一个 复杂的弹塑性变形过程，存在部分弹性变形，在卸载后弹性变形会立即恢复原态，出现回弹 现象。回弹的结果使得椿料的残余曲率发生严重变化，会显著降低椿料的直线度，得到的椿 料矫后直线度普遍大于Imm/m，如图1所示。由矫直曲率比公式可知，无论是板料还是管椿 材的矫直均是利用回弹来实现的。回弹量的大小决定了矫直漉漉形的设计和工艺参数的制 定，回弹量的预测精度也影响着椿料的矫直精度。因此，准确有效地预测回弹是获得稳定的 高精度椿料的基础。
[0003] 从现有文献上看，目前关于椿材矫直的回弹模型是依据理想弹塑性材料力学性能 和忽略中性层偏移的基础上建立起来的。理想弹塑性材料是一类没有硬化现象的理想材 料，与实际矫直的材料性能存在差距。同时，矫直过程中性层会向受压侧偏移，影响椿材截 面应力的分布，进而影响回弹量的计算精度。因此，为了提高椿材矫直回弹的预测精度和椿 材的矫后直线度，提出了本发明专利，即根据中性层偏移和材料硬化规律，建立一种椿材二 漉矫直的回弹预测模型。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服传统矫直回弹理论因忽略中性层偏移及材料塑性硬化规 律而导致的回弹预测精度低，高精度椿材矫直难W达到的弊端，提出一种二漉矫直回弹预 测模型。按照此模型可准确有效地预测椿材矫直的回弹，完善矫直回弹理论，更精确反映椿 材矫直变形机理。同时，为后续矫直漉的漉形设计和工艺参数的制定奠定理论基础，保证矫 后椿材直线度满足当前高精度的需求。
[0005] 本发明是该样实现的：从二漉矫直变形工艺特点和弹塑性压力中性层偏移理论出 发，确定应力中性层的偏移值；结合二漉矫直理论和不同规格椿材变形规律，提出了塑性 St-5 6,或St-10St硬化系数计算模型，准确有效地表述出椿材矫直变形的应力应变关 系；最后，在考虑中性层偏移和材料硬化的条件下，通过对椿料微元体的弹塑性变形和纯弯 曲回弹分析，建立了椿料矫直提度回弹数学模型，回弹提度A5预测计算模型为
【主权项】
1. 应力中性层偏移量计算模型：
式中，A为棒材初始弯曲半径；尺为矫直反弯半径；/?矫直力；O为棒材直径；
，与材料性能有关；为材料塑性系数；《为材料硬化指数；τ为修正系数， 由实验模拟拟合得到。
2. 矫直不同规格棒材的塑性变形硬化系数计算模型：
式中，2为线性硬化系数；F为强化模量；i?为弹性模量；为屈服极限；〃5fi为\ 对应的应力；〃1Qff为I Ost对应的应力。
3. 矫直塑性变形区切向方向拉压应力的分布模型：
其中，拉应力符号取"+，_"，压应力符号取"-，+"。e为中性层偏移量；z为微元体AB⑶ 到几何中心轴距离；尺为弹性芯半径。
4. 回弹弯矩计算模型：
式中，Z为三点弯曲中两端点间的距离；r为棒材反弯曲率；J为棒材截面惯性矩。
【专利摘要】本发明涉及一种棒材二辊矫直的回弹预测模型，属于二辊矫直机技术领域。首先，确定棒材矫直时应力中性层的偏移量；接着，依据不同规格棒材矫直工艺和变形特点，确定出变形硬化系数和拉压应力分布；在此基础上结合纯弯曲和回弹理论，确定出回弹弯矩和矫直挠度回弹预测模型。回弹挠度与以下变量有关：={R，σt，λ，ξ，Ψ，κ，I，E，L，B，n，R0，Rw，P，τ}其中，R为棒材半径；σt为屈服极限；λ为硬化系数；ξ为弹区比；Ψ为中性层偏移半径比；κ为反弯曲率；I为棒材截面惯性矩；E为弹性模量；L为三点弯曲中两端点间距离；B为塑性系数；n为硬化指数；R0为初始弯曲半径；Rw为反弯半径；P为矫直力；τ为修正系数。本发明可以更真实反映矫直变形过程，完善矫直理论；准确预测矫直过程中的回弹量，为辊形设计与工艺参数制定提供依据。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104866641
【申请号】CN201410751047
【发明人】范沁红, 马自勇, 马立峰, 黄庆学, 马立东, 王荣军
【申请人】太原科技大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年12月10日