一种金属厚板压平工艺模型的制作方法

本发明属于压力矫直的技术领域，具体涉及一种金属厚板压平工艺模型。

背景技术：

中厚板生产过程中出现板型缺陷时，需要借助矫直设备对其进行精整。当板厚大于40mm时无法使用辊式矫直机进行矫直，故选用压平机进行快速精准矫直。但目前压平工艺没有合理的模型，基本靠操作人员的经验确定，压弯位置以及压头压下量都存在很大的不确定性，没有合理的压平规程，对于缺乏经验的操作人员需要多次反复压弯，严重制约了工作效率。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种金属厚板压平工艺模型，可以有效提高压平机压下量的准确度，保证压平精度和厚板的质量提高工作效率。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

一种金属厚板压平工艺模型，包括以下步骤：

s1：压平件的板形曲线方程

对厚板压平件进行形貌扫描，利用扫描信息分析出压平件的原始挠度以及压平件的浪高中心位置，根据压平件的扫描信息，可以得到压平件的板形曲线方程：

δ0——压平件的原始挠度，

l——压平机垫块距离，由扫描得到的板形曲线确定；

根据压平件的板形曲线方程得到压平机垫块距离以及压平件的原始挠度；

s2：压下量的计算公式

在传统矫直理论中，当达到弹性变形后，弹复挠度等于反弯挠度时即认为板材被矫直平整，即

δf＝δw(2)

δf——弹复挠度，

δw——反弯挠度；

定义原始曲率比：c0＝ao/at,反弯曲率比：cw＝aw/at，

ao——压平件的原始曲率，

aw——受到压力后的反弯曲率，

at——材料本身的弹性极限曲率；

其中，弹性极限曲率为：

σt——材料的弹性极限，

e——材料的弹性模量，

h——材料的厚度；

根据厚板在弯曲时的应力应变关系，假设厚板材料为理想材料，由于厚板在压平过程中被近似认为是矩形截面，所以厚板在发生弯曲时受到的外力距为：

b——材料的宽度，

ht——材料的发生弹性应变厚度；

定义弯矩比：

mt——材料的弹性极限弯矩；

达到压平成功，有所以把公式(5)转化为：

cw³+(2c0-1.5)cw²+(c0²-3c0)cw-1.5c0²+0.5＝0(6)

根据公式(6)，可以得到cw，所以理论压下量：

δ1＝δ0+δw＝δ0+cwδt(7)

δt——材料的弹性极限挠度；

所以压平机实际压下量为：

δ2＝αδ1(8)

α——压平机压下量实际加权系数；

将通过公式(1)-(8)计算的多组压平量数值与一套实际压平的压平量数值做对比，得出任意不同原始挠度、材料的屈服强度以及板厚在相同支点下的压下量的计算公式：

σs——压平件的屈服强度，

h——压平件的板厚，

δ0——压平件的原始挠度，

α1、α2——压下量中的计算系数；

s3：压下量的计算

通过实际压平数值确定公式(9)中的α1、α2，即可根据公式(9)计算任意不同原始挠度、材料的屈服强度以及板厚在相同支点下的压下量。

本发明的有益效果是：通过扫描压平件的形貌得到压平件的板形曲线方程，从而得到压平机垫块距离以及压平件的原始挠度，结合得到的压平量的计算公式，即可确定压头位置以及压下量，实现一次矫直合格率95％以上，从而提高工作效率，减少压平工艺对人工的依赖，减少操作人员的劳动强度，实现自动化。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为压平机模型图；

图2为原始挠度为30mm的厚板压平后宽度方向的残余挠度图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例

一种金属厚板压平工艺模型，包括以下步骤：

s1：压平件的板形曲线方程

对厚板压平件进行形貌扫描，利用扫描信息分析出压平件的原始挠度以及压平件的浪高中心位置，根据压平件的扫描信息，可以得到压平件的板形曲线方程：

δ0——压平件的原始挠度，

l——压平机垫块距离，由扫描得到的板形曲线确定；

根据压平件的板形曲线方程得到压平机垫块距离以及压平件的原始挠度；

s2：压下量的计算公式

在传统矫直理论中，当达到弹性变形后，弹复挠度等于反弯挠度时即认为板材被矫直平整，即

δf＝δw(2)

δf——弹复挠度，

δw——反弯挠度；

定义原始曲率比：c0＝ao/at,反弯曲率比：cw＝aw/at，

ao——压平件的原始曲率，

aw——受到压力后的反弯曲率，

at——材料本身的弹性极限曲率；

其中，弹性极限曲率为：

σt——材料的弹性极限，

e——材料的弹性模量，

h——材料的厚度；

根据厚板在弯曲时的应力应变关系，假设厚板材料为理想材料，由于厚板在压平过程中被近似认为是矩形截面，所以厚板在发生弯曲时受到的外力距为：

b——材料的宽度，

ht——材料的发生弹性应变厚度；

定义弯矩比：

mt——材料的弹性极限弯矩；

达到压平成功，有所以把公式(5)转化为：

cw³+(2c0-1.5)cw²+(c0²-3c0)cw-1.5c0²+0.5＝0(6)

根据公式(6)，可以得到cw，所以理论压下量：

δ1＝δ0+δw＝δ0+cwδt(7)

δt——材料的弹性极限挠度；

所以压平机实际压下量为：

δ2＝αδ1(8)

α——压平机压下量实际加权系数；

将通过公式(1)-(8)计算的多组压平量数值与一套实际压平的压平量数值做对比，得出任意不同原始挠度、材料的屈服强度以及板厚在相同支点下的压下量的计算公式：

σs——压平件的屈服强度，

h——压平件的板厚，

δ0——压平件的原始挠度，

α1、α2——压下量中的计算系数；

s3：压下量的计算

选用s304不锈钢作为压平机件材料，以实验室压平机作为矫直机模型，如图1所示。矫直件厚度为90mm，压平机垫块距离为3000mm。s304不锈钢屈服强度为205mpa，弹性模量为200gpa，泊松比为0.247。

确定公式(9)中的两个系数，确定方法如下：

取原始挠度为50mm和40mm的厚板进行压平矫直，测得压下量分别为115mm和100mm。通过公式(9)求得系数为α1＝28.53，α2＝0.1538。所以，在支点距离3000mm下的一般公式为：

为了验证本公式的通用性，取原始挠度为30mm的厚板进行压平模拟，通过公式(10)计算出压平量为85mm，模拟完毕后，如图2，其残余挠度为2.8mm，小于原始挠度的10％，压平成功。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。