[发明专利]一种圆管柔性辊弯成型设计方法

权利要求书

1.一种圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

1)确定W型辊花的边缘圆弧变形比例分配；

2)上辊模块采用渐开线辊形，下辊或侧辊模块采用切线辊形，中间圆弧段采用圆弧辊形，从而建立渐开线-圆弧-切线式柔性轧辊的辊形。

2.根据权利要求1所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，确定W型辊花的边缘圆弧变形比例分配具体为：第1-4道次边缘圆弧段占板宽的比例分别为17％-20％、34％-40％、42％-51％、50％-62％，后续道次边缘圆弧段占板宽的比例与第4道次保持一致。

3.根据权利要求1所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述渐开线辊形包含该套轧辊所需要完成的成型范围内各规格的边缘圆弧的曲率；渐开线的基圆半径由公式计算得出，以实现轧辊的柔性通用性。

4.根据权利要求1所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述切线辊形具体为：第1道次采用与辊花边缘圆弧端点相切的单切线作为辊形，其余柔性道次采用双切线作为辊形；所述双切线包括与当前道次成型圆弧的端点相切的切线和与前一道次成型圆弧的中点相切的切线；并对前一道次成型圆弧的中点相切的切线进行调整，防止出现空弯或过弯现象，以满足不同规格圆管的柔性生产精度。

5.根据权利要求1所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述圆弧辊形的弧长取生产范围内各规格圆管第1道次中间圆弧段的圆弧弧长的一半的平均值，所述圆弧辊形的圆心角取生产范围内各规格圆管第1道次中间圆弧段的圆弧弧长的一半对应的圆心角的平均值；根据所述圆弧辊形的弧长和圆心角计算得到对应的半径；所述圆弧辊形的1-4道次进行W成型反向弯曲，5-7道次进行W成型正向弯曲。

6.根据权利要求3所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，渐开线的基圆半径计算公式为：

θ_max＝β+γ+β₁-(β-γ)

β＝β₁-β₂/2

θ_i＝180×ρ_i/r_b×π

θ＝θ_i-1-θ₁+β₁

式中，θ_max——为根据旋转角度计算出的渐开线辊形角度范围；

γ——为上辊旋转角度范围；

β——由β₁-β₂/2计算出，β₂为辊花中间圆弧段的圆心角；

β₁——为边缘圆弧的圆心角；

r_b——为渐开线的基圆半径；

i——为整数，代表各种规格圆管按照外径由小到大排列后的序号；

θ_i——渐开线展角与压力角的和，用其大小表示每种规格圆管对应的起始曲率在渐开线上的位置；

ρ_i——每种规格圆管辊花边缘圆弧段的圆弧弧长；

θ——为根据圆管规格范围计算出的渐开线角度范围；

根据以上公式，可得到θ和r_b的函数关系，并得到其一一对应值，利用θ＝θ_max选择r_b的值。

7.根据权利要求6所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，γ的取值为±15°。

8.根据权利要求6所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，β₁的取值具体为：当边缘圆弧段的圆弧占比为37.5％时，β₁取65.5°，其余道次按照比例公式选取；所述比例公式为：

9.根据权利要求1所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述设计方法的具体成型实现方式为：对柔性轧辊进行水平和竖直方向的平移、旋转及其综合移动，实现不同规格圆管的生产。

10.根据权利要求9所述的圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述成型实现方式的具体内容为：各道次在确定坐标系基准点后，利用计算公式计算并采用坐标点的形式表示生产不同规格圆管时轧辊的辊位参数；根据辊位参数，对柔性轧辊进行水平、竖直方向的平移或旋转及其综合移动，用于实现不同规格圆管的生产。