[发明专利]一种辊轧模具型面补偿设计的方法

权利要求书

1.一种辊轧模具型面补偿设计的方法，其特征在于：包括以下三个部分内容：

(1)单一截面上的轧制塑性回弹变形补偿；

(2)大扭角、深度弯曲处截面间的扭转回弹变形补偿；

(3)沿叶身方向呈弓形弯曲的回弹变形补偿；

所述单一截面上的轧制塑性回弹变形补偿的具体方式是：

叶片轧制后截面产生回弹，叶型的曲率变小，在模具设计过程中预先将叶型的曲率人为的增大，也就是预先设定一个叶片截面的回弹量，在设计模具之前，需要根据坯料的状态、轧制变形量的大小和叶片截面的具体形状确定出截面的补偿量Δ，然后进行辊轧模具设计，其步骤为：

步骤一：按设计图给定的型面坐标，绘制出叶片的截面图形，然后绘制出叶片截面的中弧线；

步骤二：将中弧线的按弧长分为等长的三部分，记为进气段、中间段和排气段；

步骤三:将进气段和排气段按等弧长分为N段，N＝Δ/A,A＝0.01～0.03mm；标记每小段的端点，在进气段和排气段分别有N+1个端点，依次标记为P_进0、P_进1、P_进2……P_进N和P_排0、P_排1、P_排2……P_排N；P_进0为进气段上远离进气边缘的点，P_排0为排气边上远离排气边缘的点；

步骤四:求出中弧线上每个端点位置的内切圆直径，依次与相应的端点对应标记为D_进0、D_进1、D_进2……D_进N和D_排0、D_排1、D_排2……D_排N；

步骤五:以端点P_进1、P_排1为圆心绘制半径Amm的圆标记为圆O₁，以端点P_进2、P_排2为圆心绘制半径2Amm的圆记为圆O₂，依次类推，最终以端点P_进N、P_排N为圆心绘制半径为补偿量Δ的圆记为圆O_N；

步骤六:用中间段中弧线依次向进气边和排气边两端连接新绘制的圆切点，构造出新的中弧线；

步骤七:在对应的切点为圆心位置绘制圆，以圆O₁切点为圆心绘制直径为D_进1圆，以圆O₂切点为圆心绘制直径为D_进2圆；

步骤八:用中间段叶片截面依次向进气边和排气边两端连接新绘制的圆切点，构造出新的截面叶型，新的截面叶型曲率增大，将轧制过程中产生的回弹变形补偿到新构造的叶型中；

步骤九:对新构造的叶片型面按常规的辊轧模具的设计方法进行设计；

所述大扭角、深度弯曲处截面间的扭转回弹变形补偿方法为：

在设计模具之前，需要根据坯料的状态、轧制变形量的大小和叶片截面的具体形状确定出叶片扭转回弹变形补偿量β，根据所确定出叶片扭转回弹变形补偿量β进行叶片补偿设计，其步骤为：

步骤一：根据叶片设计图给定的叶片弦切角，查出叶根部位的叶片弦切角记为β_根，叶片截面记为A_根，叶片截面距记为L_根；叶尖部位的叶片弦切角记为β_尖，叶片截面记为A_尖，叶片截面距记为L_尖；叶片中间部位的叶片变化最大弦切角记为β_中，叶片截面记为A_中，叶片截面距记为L_中；叶根或叶尖部位有多个截面具有相同的弦切角，则取距叶片中间部位最近的截面；

步骤二：计算每个截面需要补偿的角度，计算分为两部分进行；第一部分为A_根至A_中截面，第二部分为A_中至A_尖截面；

步骤三:计算第一部分每个截面的补偿角度：β_补＝β*(L_补-L_根)/(L_中-L_根)；求出每个截面的补偿量后将β_补与原有的截面的弦切角相加或相减，达到补偿截面扭角增大的目的；所需补偿截面的截面距记为L_补，补偿的角度记为β_补；

步骤四:计算第二部分每个截面的补偿角度：β_补＝β*(L_尖-L_补)/(L_尖-L_中)；求出每个截面的补偿量后将β_补与原有的截面的弦切角相加或相减，达到补偿截面扭角回弹的目的；

步骤五:按补偿弦切角后的叶片进行辊轧模具设计；

所述沿叶身方向呈弓形弯曲的回弹变形补偿方法为：

在设计模具之前，需要根据坯料的状态、轧制变形量的大小和叶片截面的具体形状确定出沿叶身方向呈弓形弯曲的回弹变形补偿量h，根据所述补偿量h进行叶片补偿设计，其步骤为：

步骤一：根据叶片设计图给定的型面数据，按照叶片辊轧模具常规的设计方法确定叶片轧制的Z轴，计算在X、Z轴构成的平面内，每个截面中心位置到X、Z轴构成平面的距离记为h_截，求出叶片中间部位距离最大的值记为h_中，叶尖部位的值记为h_尖，叶根部位的值记为h_根；

步骤二：计算每个截面需要补偿的距离，计算分为两部分进行；第一部分为A_根至A_中截面，第二部分为A_中至A_尖截面；

步骤三:计算第一部分每个截面的补偿距离：h_补＝h*(L_补-L_根)/(L_中-L_根)；求出每个截面的补偿量后将h_补与原有的截面的距离相加或相减，达到补偿叶身弯曲回弹的目的；

步骤四:计算第二部分每个截面的补偿高度：h_补＝h*(L_尖-L_补)/(L_尖-L_中)；求出每个截面的补偿量后将h_补与原有的截面的距离相加或相减，达到补偿叶身弯曲回弹的目的。